WO2012050056A1 - 無線ネットワークシステム - Google Patents

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WO2012050056A1
WO2012050056A1 PCT/JP2011/073201 JP2011073201W WO2012050056A1 WO 2012050056 A1 WO2012050056 A1 WO 2012050056A1 JP 2011073201 W JP2011073201 W JP 2011073201W WO 2012050056 A1 WO2012050056 A1 WO 2012050056A1
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WO
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wireless
priority
radio
packet
station
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/073201
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English (en)
French (fr)
Inventor
悠一 五十嵐
和也 門田
弘起 佐藤
原田　諭
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/30—Connection release
    • H04W76/34—Selective release of ongoing connections
    • H04W76/36—Selective release of ongoing connections for reassigning the resources associated with the released connections
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/20—Master-slave selection or change arrangements

Definitions

  • the present invention relates to priority control in wireless multi-hop communication.
  • a wireless network In a wireless network, it is common to use a CAMA / CA (Carrier Sense Multiple Access Avidance) method to avoid radio interference and transmission timing contention of each radio station.
  • CAMA / CA Carrier Sense Multiple Access Avidance
  • CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access Avidance
  • random time After waiting, it communicates by observing the usage status of the radio channel.
  • priority control needs to be performed.
  • priority control is realized by distinguishing a packet for real-time communication from another data packet and transmitting the former with priority. Furthermore, in priority control in a wireless multi-hop network, each wireless station autonomously determines priority control that considers not only the type of data but also the number of communication hops, which is the number of transfers, and performs packet relaying. Even in the environment, priority control is realized (Patent Document 1). However, in a wireless multi-hop network with a narrow communication band or a large-scale wireless network composed of multiple terminals, the method of performing priority control at the time of packet transfer by the wireless station autonomously guarantees the maximum delay. Priority control is difficult.
  • EDCA Enhanced Distributed Channel Access
  • AC Access Category
  • priority control is performed with priorities assigned to each category.
  • the other access control method is an HCCA (HCF Controlled Channel Access) method.
  • This method is a control method for performing control by polling, which is an extension of the conventional PCF (Point Coordination Function).
  • TXOP Transmission Opportunity
  • TXOP Transmission Opportunity
  • the TXOP is a parameter indicating a transmittable period that is given to the wireless communication apparatus in one transmission opportunity.
  • the wireless communication apparatus can perform data transmission during the TXOP period. However, since data transmitted from the transmission side is given priority, data transmission from the reception side is delayed.
  • Patent Document 2 In order to solve this problem, there is a method (Patent Document 2) of preliminarily dividing a packet to be preferentially communicated with other communication times and securing a time to preferentially communicate.
  • Patent Document 2 it is wasteful to always keep time for priority communication, and in a wireless network with a narrow communication band or a wireless network in which a large number of terminals communicate, the waste becomes more prominent. Appears and lacks feasibility.
  • the present invention has the following configuration.
  • a gateway that is a specific terminal centrally manages the communication timing of all wireless stations.
  • the time when the wireless station communicates is assigned in consideration of the maximum number of hops of the wireless multi-hop network, and a time zone for packet transmission with high priority is not provided in advance, and usually the priority is low. Assign them to packet transmission.
  • a communication schedule is defined in which the packet type or the start time of communication with low priority is made slower than the start time of communication with high priority. As a result, a packet having a high priority is temporarily given priority, and priority control with reduced waste of communication bandwidth is realized.
  • Wireless multi-hop communication system Hardware configuration diagram of radio station and radio relay station constituting radio communication system Hardware configuration diagram of wireless gateway configuring wireless communication system Frame structure in wireless multi-hop communication system Packet configuration in wireless multi-hop communication system Packet priority management table in a wireless multi-hop communication system Operation schedule in time slot in wireless multi-hop communication system High-priority packet transmission processing procedure for each terminal Low priority packet transmission processing procedure for each terminal Low-priority packet transmission processing procedure for each terminal considering transmission timing Example of priority control operation for each terminal Packet configuration in wireless multi-hop communication system considering transmission timing High-priority packet transmission processing procedure considering the transmission timing of each terminal High-priority packet transmission processing procedure considering gateway transmission timing Low-priority packet transmission processing procedure considering the transmission timing of each terminal Low-priority packet transmission processing sequence between terminals considering transmission timing in continuous time slots High-priority packet transmission processing sequence between terminals considering transmission timing in continuous time slots Example of priority control operation between terminals considering transmission timing Low-priority packet transmission processing procedure considering the transmission timing of each terminal Transmission sequence example between high-
  • a wireless communication system configuration, a communication schedule configuration used in wireless communication, and a wireless packet configuration will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 8 to FIG. 10 a processing procedure in the radio station, radio relay station, and gateway, and an outline of operation when priority control communication from the gateway in the radio communication system occurs will be described.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system according to the present embodiment.
  • the wireless network 100 includes a gateway (node 1) 101, a wireless relay station (node 2) 102, a wireless relay station (node 3) 103, a wireless relay station (node 4) 104, a wireless station (node 5) 105, a wireless station ( Node 6) 106, radio relay station (node 7) 107, radio station (node 8) 108, radio station (node 9) 109, radio relay station (node 10) 110, and radio station (node 11) 111.
  • a solid line connecting each wireless station in the wireless network 101 indicates a communication path capable of wireless communication.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a radio station and a radio relay station constituting the radio communication system according to the present embodiment.
  • the radio station and the radio relay station are determined by the network topology in the radio multi-hop network. is there.
  • the radio station / radio relay station 201 is a built-in device having a radio communication function with a radio station gateway, and includes a microcomputer 202, a clock generation circuit 209, a power supply circuit 210, an RF peripheral circuit 211, and a priority control pattern storage unit 212.
  • the microcomputer 202 includes a ROM 203 and a RAM 208, and is connected to a power supply circuit 210, a clock generation circuit 209, and an RF peripheral circuit 211.
  • the ROM 203 is a storage device including a read-only semiconductor memory, and includes a central control unit 204, a time synchronization control unit 205, a path management unit 206, a wireless communication processing unit 207, and a communication frame storage unit 212.
  • the central control unit 204 controls execution of programs in the ROM, and is connected to the time synchronization control unit 205, the wireless communication processing unit 207, and the route management unit 206.
  • the time synchronization control unit 205 realizes a function of synchronizing with the time transmitted from the wireless station gateway that is a time reference station, and is connected to the central control unit 204.
  • the route management unit 206 manages a route in multi-hop communication between terminals in the network, and is connected to the central control unit 204.
  • the wireless communication processing unit 207 realizes transmission / reception processing in wireless communication. Specifically, it performs packet assembly processing such as designation of a transmission destination and hop number when transmitting, and packet analysis processing such as determination of whether or not the packet is a self-destination packet when receiving,
  • the control unit 204 and the communication frame storage unit 212 are connected.
  • a RAM 208 is a storage device such as a rewritable semiconductor memory element and is used as a transmission / reception buffer in wireless communication, and is connected to the ROM 203.
  • the clock generation circuit 209 is a circuit that generates a clock used in the microcomputer and the RF peripheral circuit, and is connected to the power supply circuit 210, the microcomputer 202, and the RF peripheral circuit 211.
  • the power supply circuit 210 supplies power to the radio station / radio relay station itself, and is connected to the clock generation circuit 209, the microcomputer 202, and the RF peripheral circuit 211.
  • the RF peripheral circuit 211 is a circuit that transmits and receives radio signals, and is connected to the power supply circuit 210, the clock generation circuit 209, and the microcomputer 202.
  • the communication frame storage unit 212 stores all communication frame configurations used for communication.
  • the radio station / radio relay station 201 may be an independent device instead of an embedded device.
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a wireless gateway constituting the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the gateway wireless station 301 is a device that performs a wireless communication function with a wireless station / wireless relay station and a device connected to an external network to realize a connection between the wireless network and the external network.
  • the device includes an external network connection circuit 312.
  • the external network connection circuit 312 is a circuit that realizes a function for using an external network such as Ethernet (registered trademark), WiFi, an optical line, and a telephone network.
  • FIG. 4 is a communication schedule configuration diagram according to the present embodiment.
  • the communication schedule is along the time axis and defines the transmission start time at which the radio station, radio relay station, or gateway communicates.
  • the super frame configuration 400 shows all communication schedules in which all the radio stations, radio relay stations, and gateways communicate in the radio network, and is assigned a time for transmission by one radio station, radio relay station, and gateway. It consists of a set of time slots 403.
  • the communication frame configuration 402 is a set of time slots necessary for transfer to a gateway, where all wireless stations and wireless relay stations are transmission sources in a wireless network.
  • the communication frame 404 for the wireless station 105 is: A time slot for the wireless station 105 to transmit to the wireless relay station 104, a time slot for the wireless relay station 104 to transfer to the wireless relay station 103, a time slot for the wireless relay station 103 to transfer to the wireless relay station 102, and a wireless relay station 102 for the gateway 101 is composed of time slots to be transferred to 101.
  • the time slot configuration 406 is determined in consideration of the execution time of processing necessary for a certain radio station, radio relay station, and gateway to transmit a radio packet. For example, carrier sense performed before radio transmission is performed.
  • a time (CS) 407, a data transmission time 408, and an ACK reception time 409 are included.
  • FIG. 5 is a wireless packet configuration diagram according to the present embodiment.
  • the header 501 is composed of a destination address 504, a source address 505, a packet length 506, and a priority 507.
  • the priority 507 stores the priority transmission order of packets in the wireless network. For example, a packet having a high priority is transmitted as a priority 1 and a packet having a low priority is transmitted as a priority 2.
  • the receiver of the wireless packet can use the priority 507 to determine the priority.
  • the wireless communication processing unit 207 can analyze the packet and confirm the priority 507. After the confirmation, packet transmission according to the priority is performed by the process described later according to each priority.
  • the payload 502 stores application data to be transmitted.
  • the error correction data 503 stores information for confirming whether or not the received packet is changed in the information in the header and payload due to the influence of noise or the like on the wireless network. For example, check information such as CRC is stored.
  • FIG. 6 is a priority information management table for defining priorities according to the present embodiment.
  • This priority information management table is stored in the priority control pattern storage unit 212 as a priority control pattern.
  • Column 601 stores priority
  • column 602 stores time slot length
  • column 603 stores waiting time until carrier sense (CS) starts
  • column 604 stores CS.
  • the column 605 stores a usage example of the priority packet.
  • Each line is used to define the packet time slot length, CS waiting time, CS time, and usage for each priority.
  • a packet with a priority of 1 has a time slot length of 1000 msec, a CS waiting time of 0 msec, a CS time of 10 msec, and the usage is to control a radio station or a radio relay station from a gateway. Or it represents using for operation.
  • FIG. 7 defines an operation schedule for wireless packet transmission by priority.
  • the operation schedule 701 when a wireless station, a wireless relay station, and a gateway transmit a priority 1 packet includes CS 703, data transmission 704, ACK reception 705, and idle time.
  • the operation schedule 702 when the wireless station, the wireless relay station, and the gateway transmit the priority 2 packet includes a CS waiting time 706, a CS 703, a data transmission 708, an ACK reception 705, and an idle time. All the occupation times follow the information defined in the priority information management table.
  • the receiver of the wireless packet can determine the priority based on the reception time. Specifically, since the priority 2 packet is later than the priority 1 packet by 50 msec, whose CS start time is the CS waiting time 603, the reception time of the priority 2 packet is delayed by 50 msec or more on the receiving side. Become. In such a determination, processing for determining the priority by analyzing the packet becomes unnecessary.
  • priority control processing from the gateway to the wireless station and the wireless relay station and processing at the wireless station, the wireless relay station, and the gateway when performing the confirmation response for the previous period priority control An outline of the procedure will be described.
  • FIG. 8 shows an operation process when a wireless station, a wireless relay station, and a gateway transmit a priority level 1 packet or a wireless relay station relays a transmission within a transmission slot.
  • Step 801 is a process for starting CS.
  • Step 802 is a process for checking whether or not a wireless carrier is detected. In this step, it is checked whether or not wireless communication is occurring around the transmitting terminal. If a wireless carrier is detected, the process proceeds to step 803. If no wireless carrier is detected, the process proceeds to step 804.
  • Step 803 is processing for canceling wireless transmission. In this step, radio interference with other radio systems is prevented.
  • Step 804 is a process for starting a priority 1 packet.
  • Step 805 is a process for checking whether or not an ACK packet with a priority of 1 is received. In this step, it is confirmed whether or not the priority 1 packet has reached the transmission destination. If ACK is received, it ends. If ACK is not received, the process proceeds to step 806.
  • Step 806 is a process for preparing retransmission. In this step, it can be confirmed that the transmission destination has not received the first priority packet, and preparations for retransmission are made for the purpose of improving the wireless packet arrival rate. At the time of retransmission, the same processing as this operation processing is performed.
  • FIG. 9 shows an operation process when a wireless station, a wireless relay station, and a gateway transmit or relay transmit a priority 2 packet in a transmission slot.
  • step 804 is a process for starting a priority 2 packet.
  • Step 901 is the same processing as Step 801.
  • Step 902 is the same processing as step 802. If a wireless carrier is detected, the process proceeds to step 903. If no wireless carrier is detected, the process proceeds to step 904. Step 903 is processing for canceling wireless transmission. In this step, radio interference with other radio systems and radio interference with the priority 1 packet of this system are prevented. Step 904 is processing for starting a priority 2 packet. Step 905 is similar to step 805. If ACK is received, it ends. If ACK is not received, the process proceeds to step 906. Step 906 is processing for canceling transmission of the priority 2 packet. In this step, the transmission of the priority 2 packet is stopped, and the priority 1 packet can be retransmitted preferentially.
  • FIG. 10 shows the priority information management table of FIG. 6 and the wireless packet transmission operation schedule for each priority shown in FIG. 7, and the wireless station, wireless relay station, and gateway transmit or relay packets of priority 2 in the transmission slot.
  • the operation process at the time of transmission is shown.
  • Step 1000 is processing for waiting for carrier sense. In this step, for example, the execution of carrier sense processing is waited for 50 msec which is CS waiting 706.
  • step 1101 to step 1106, is the same processing as step 901 to step 906.
  • FIG. 11 illustrates an outline of operations for performing priority control processing from a gateway to a radio station and a radio relay station, and a confirmation response for the previous period priority control in two consecutive communication frames.
  • the communication frame 1101 is a communication frame assigned in advance for transmitting data from the wireless station 105 to the gateway, and in this frame, regular communication having a priority of 2 packets is performed.
  • the communication frame 1102 is a communication frame assigned in advance for transmitting data from the wireless station 106 to the gateway. In this frame, regular communication with a priority of 2 packets is performed.
  • the communication frame usage example 1103 shows a packet relay example when the wireless station, the wireless relay station, and the gateway are only performing regular communication with priority 2 packets.
  • the wireless station (node 5) 105 transmits a priority 2 packet to the wireless relay station (node 4) 104, and in the second time slot, the wireless relay is performed.
  • the station (node 4) 104 transfers the priority 2 packet to the radio relay station (node 3) 103, and the radio relay station (node 3) 103 has priority over the radio relay station (node 2) 102 in the third time slot. This indicates that the wireless relay station (node 2) 102 transfers the priority 2 packet to the gateway (node 1) 101 in the fourth time slot.
  • the wireless station (node 5) 105 transmits data from the wireless station 105 to the gateway (node) 101 at the same time as the communication frame usage example 1103, and at the same time, the gateway (node ) A control command having a priority of 1 packet is transmitted from 101 to the wireless relay station (node 4) 104, and an outline of operation for controlling the wireless relay station (node 4) 104 is shown.
  • the periodic communication wireless packet and the control communication wireless packet collide in the second time slot, and packet loss occurs.
  • the radio relay station (node 4) 104 and the radio relay station (node 2) 102 cannot receive the confirmation response.
  • the radio relay station (node 4) 104 retransmits in the third slot according to step 806, and the radio relay station (node 2) 102 stops packet transmission in the third slot according to step 906. With this operation, it is possible to preferentially transfer a packet with a priority of 1 within the wireless network.
  • all terminals in a wireless network such as gateways, wireless relay stations, and wireless stations, synchronize time and periodically transmit low priority communication according to a predetermined communication schedule.
  • Wireless communication system FIG. 1
  • hardware configuration of terminals FIGGS. 2 and 3
  • superframe configuration FIG. 4
  • communication frame configuration FIGG. 4
  • time slot configuration FIG. 4
  • priority The degree management table (FIG. 5) is the same as that in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a wireless packet configuration diagram according to the present embodiment.
  • the header 1201 includes a destination address 504, a transmission source address 505, a packet length 506, and transmission wait information 1107.
  • the transmission wait information 1207 designates the transmission start timing of the priority 1 packet, and stores the number of time slots to be waited from the start time slot of the communication frame. When transmitting a priority 2 packet, 0 is designated in the transmission waiting information 1207.
  • FIG. 13 shows the priority information management table of FIG. 6 according to this embodiment and the wireless packet transmission operation schedule by priority of FIG. It shows an operation process when transmitting or relaying a packet.
  • Step 1300 is the same processing as step 1000.
  • Step 1301 is the same processing as Step 1001.
  • Step 1302 is the same processing as Step 1002. In this step, if a radio carrier is detected, transmission of a priority 1 packet is detected according to the priority-specific radio packet transmission operation schedule of FIG. If no wireless carrier is detected, the process proceeds to step 1304.
  • Step 1303 is the same processing as Step 1003.
  • Step 1304 is the same processing as Step 1004.
  • Step 1305 is a process of receiving a priority 1 packet. In this step, it is possible to receive the priority 1 packet in the time slot for transmitting the priority 2 packet in the predetermined communication schedule.
  • FIG. 14 shows an operation process when the gateway transmits a packet of priority 1 according to the priority information management table of FIG. 6 and the operation schedule of wireless packet transmission by priority of FIG. 7 according to the present embodiment. is there.
  • Step 1401 is a process of storing the number of time slots to be waited for in the transmission wait information 1207 in the wireless packet to be transmitted.
  • the wireless station that is the final destination of the priority 1 packet to be transmitted to a certain communication frame, the number of hops from the gateway of the wireless relay station, the wireless station assigned to the next communication frame of the communication frame, the wireless Check whether the number of hops from the gateway of the relay station is the same. If they match, the process proceeds to step 1402, and if they do not match, the process proceeds to step 1403.
  • Step 1402 is a process of storing 1 in the transmission waiting information. In this step, storing 1 makes it possible to avoid packet collision due to the hidden terminal problem during response communication from the final destination of the priority 1 packet.
  • Step 1403 is a process for storing 0 in the transmission wait information.
  • Step 1404 is a process for investigating the number of hops of the radio station and radio relay station assigned to the communication frame transmitted by the gateway. In this step, the transmission timing of the priority 1 packet from the gateway is determined. If the number of hops is an even number, the process proceeds to step 1505, and if it is an odd number, the process proceeds to step 1506.
  • Step 1405 is a process for waiting until the time slot to be transmitted by the gateway.
  • the gateway waits for one time slot. Thereby, it is possible to avoid packet collision between the priority 1 packet from the gateway to the final destination and the priority 2 packet from the radio station and the radio relay station assigned to the communication frame.
  • Step 1406 is the same processing as Step 801.
  • Step 1407 is the same processing as step 802.
  • Step 1408 is the same processing as Step 803.
  • Step 1409 is the same processing as step 804.
  • FIG. 15 shows an operation process when the wireless station and the wireless relay station, which are the final destinations that have received the priority 1 packet from the gateway according to the present embodiment, reply to the priority 1 packet.
  • Step 1501 is a process for examining the value of the transmission wait information 1207 in the priority 1 packet received from the gateway. In this step, the number of time slots to be waited from the start of the communication frame when returning to the priority 1 packet is checked. If the transmission wait information 1207 is 0, the process proceeds to step 1503. Otherwise, the process proceeds to step 1502.
  • Step 1502 is a process of waiting until a time slot in which the wireless station and the wireless communication station should transmit a reply packet.
  • the system waits for the time slot specified by the gateway. Specifically, it waits for one time slot. This makes it possible to avoid a packet collision with a priority 2 packet transmitted in this communication frame.
  • Step 1503 is the same processing as Step 801.
  • Step 1504 is the same processing as Step 802.
  • Step 1505 is the same processing as Step 803.
  • Step 1506 is the same processing as Step 804.
  • FIG. 16 shows a transmission / reception process and a packet transmission / reception sequence of a wireless station, a wireless relay station or a gateway with a priority of 2 packets transmitted from the wireless station or wireless relay station to the gateway according to the present embodiment.
  • reference numeral 1601 is node 1
  • reference numeral 1602 is node 2
  • reference numeral 1603 is node 3
  • two consecutive time slots of time slot t and time slot t + 1 are shown.
  • the node 1601 performs processing 1604 for waiting for data reception.
  • the node 1602 performs processing 1605 for waiting for data reception.
  • the node 1603 performs processing 1606 for waiting for carrier sense (CS) in accordance with the priority information management table of FIG. 6 and the wireless packet transmission operation schedule by priority of FIG. Next, the node 1603 performs a process 1607 for performing CS. Next, the node 1603 performs processing 1608 for transmitting data. Next, the node 1603 transmits the data 1609 to the node 1602.
  • CS carrier sense
  • the node 1602 performs processing 1610 for receiving data.
  • the node 1602 performs processing 1611 for transmitting ACK.
  • the node 1603 performs processing 1613 for receiving ACK.
  • the node 1602 transfers the priority 2 packet of the time slot t to the node 1601.
  • the node 1602 performs a process 1614 for waiting for CS. Next, the node 1602 performs a process 1615 for CS. Next, the node 1602 performs processing 1616 for transmitting data. Next, the node 1602 transmits the data 1617 to the node 1601.
  • FIG. 17 illustrates a wireless station according to the present embodiment, a wireless station with a priority of 2 packets transmitted from the wireless relay station to the gateway, a wireless relay station, or a gateway transmission / reception process and a packet transmission / reception sequence. It shows a transmission / reception process and a packet transmission / reception sequence of a radio station, a radio relay station, or a gateway when a packet exists.
  • reference numeral 1701 is a node 1
  • reference numeral 1702 is a node 2
  • reference numeral 1703 is a node 3
  • two time slots of a time slot t and a time slot t + 1 are shown.
  • the node 1701 performs processing 1704 for waiting for priority 1 packet transfer. This is processing that occurs when the node 1701 is a gateway and is waiting for one time slot in step 1405 in FIG.
  • This sequence 1705 to 1713 is the same as 1605 to 1613 in FIG. 16, and a priority 2 packet is transmitted from the node 1703 to the node 1702.
  • time slot t + 1 a process in which the node 1602 transfers the priority 2 packet of the time slot t to the node 1601 and a process in which the node 1601 transfers the priority 1 packet to the node 1602 occur in the same time slot.
  • a sequence will be described.
  • the node 1701 performs CS processing 1715 to transmit the priority 1 packet to the node 1702.
  • the node 1702 performs a CS waiting process 1716 according to the priority information management table of FIG. 6 and the operation schedule of the wireless packet transmission by priority of FIG.
  • the node 1702 performs a process 1717 of CS.
  • the node 1701 performs processing 1718 of transmitting a priority 1 packet.
  • the node 1701 transmits a priority 1 packet 1719 to the node 1702.
  • the node 1702 performs processing 1720 for carrier detection.
  • the node 1702 performs processing 1721 for canceling transmission. As a result, it is possible to preferentially communicate priority 1 packets in time slot t + 1, which originally transmits priority 2.
  • the node 1702 performs processing 1722 for receiving a priority 1 packet.
  • the node 21702 performs processing 1723 for transmitting ACK.
  • the node 21702 transmits an ACK 1724 to the node 11701.
  • the node 11701 performs processing 1725 for receiving ACK.
  • FIG. 18 illustrates an outline of an operation for performing priority control processing from the gateway to the radio station and the radio relay station and confirming response of the previous period priority control in two continuous communication frames.
  • the communication frame 1801 is a communication frame assigned in advance for transmitting data from the wireless station 105 to the gateway, and includes a maximum number of hops of the wireless network 100 plus one time slot. In this communication frame, regular communication with a priority of 2 packets is performed.
  • the communication frame 1802 is a communication frame assigned in advance for transmitting data from the wireless relay station (node 7) 107 to the gateway, and includes a maximum number of hops of the wireless network 100 plus one time slot. In this communication frame, regular communication with a priority of 2 packets is performed.
  • the communication frame usage example 1803 shows a packet relay example when the wireless station, the wireless relay station, and the gateway are only performing regular communication with priority 2 packets.
  • the wireless station (node 5) 105 transmits a priority 2 packet to the wireless relay station (node 4) 104, and in the second time slot, the wireless relay is performed.
  • the station (node 4) 104 transfers the priority 2 packet to the radio relay station (node 3) 103, and the radio relay station (node 3) 103 has priority over the radio relay station (node 2) 102 in the third time slot. This indicates that the wireless relay station (node 2) 102 transfers the priority 2 packet to the gateway (node 1) 101 in the fourth time slot.
  • data is transmitted from the wireless station (node 5) 105 to the gateway (node) 101 at the same time as the communication frame usage example 1803, and at the same time, from the gateway (node) 101 to the wireless relay station.
  • An outline of an operation for transmitting a control command having a priority of 1 packet to (node 4) 104 and controlling the radio relay station (node 4) 104 is shown.
  • this communication frame is assigned to the wireless station (node 5) 105 having four hops, the gateway waits for transmission of the priority 1 packet in the first time slot.
  • the control is a priority 1 packet.
  • the command is sent with priority.
  • the periodic communication with the priority 2 packet is stopped.
  • the radio relay station (node 4) 104 stands by according to the transmission wait information 1207 in the received radio packet.
  • priority control is performed between the radio relay station (node 4) 104 and the radio relay station (node 3) 103, and the radio relay station (node 4) 104 changes to the radio relay station (node 3) 103.
  • a priority 1 packet is transmitted. Transmission of the priority 2 packet that should be transmitted from the radio relay station (node 3) 103 to the radio relay station (node 2) 102 is stopped.
  • Wireless communication system FIG. 1
  • hardware configuration of terminals FIGGS. 2 and 3
  • superframe configuration FIG. 4
  • communication frame configuration FIG. 4
  • time slot configuration FIG. 4
  • priority The degree management table (FIG. 5) and the wireless packet configuration diagram (FIG. 12) are the same as those in the second embodiment.
  • Step 1901 is the same as Step 1300.
  • Step 1902 is the same as step 1301.
  • Step 1903 is the same as step 1302. If a carrier is detected, the process proceeds to step 1904. If not detected, the process proceeds to step 1908.
  • Step 1904 is the same as Step 1300.
  • Step 1905 is the same as step 1305.
  • Step 1906 is a process for terminating the reception of the priority 1 packet.
  • the transfer process of the received priority 1 packet is performed, the priority 1 packet reception and transfer process during the transmission of the priority 2 packet is finished, and the transmission of the priority 2 packet is prepared.
  • Step 1907 is a process of waiting for the transmission process for two time slots. In this step, transmission is not performed immediately, but transmission processing of priority 2 packets is awaited for a time of 2 time slots. This makes it possible to avoid packet collision between the priority 1 packet and the priority 2 packet due to the hidden terminal problem.
  • Step 1908 is the same as step 1304.
  • the communication frame 2001 is a communication frame allocated in advance for transmitting data from the wireless station 105 to the gateway, and includes a maximum number of hops of the wireless network 100 + 3 time slots. In this communication frame, regular communication with a priority of 2 packets is performed.
  • the communication frame 2002 is a communication frame assigned in advance for transmitting data from the radio relay station (node 7) 107 to the gateway, and includes a maximum number of hops of the radio network 100 + 3 time slots. In this communication frame, regular communication with a priority of 2 packets is performed.
  • the communication frame usage example 2003 shows a packet relay example when the wireless station, the wireless relay station, and the gateway are only performing regular communication with priority 2 packets.
  • the wireless station (node 5) 105 transmits a priority 2 packet to the wireless relay station (node 4) 104, and in the second time slot, the wireless relay is performed.
  • the station (node 4) 104 transfers the priority 2 packet to the radio relay station (node 3) 103, and the radio relay station (node 3) 103 has priority over the radio relay station (node 2) 102 in the third time slot. This indicates that the wireless relay station (node 2) 102 transfers the priority 2 packet to the gateway (node 1) 101 in the fourth time slot.
  • data is transmitted from the wireless station (node 5) 105 to the gateway (node) 101 at the same time as the communication frame usage example 2003, and at the same time, from the gateway (node) 101 to the wireless relay station.
  • An outline of the operation of transmitting a control command having a priority of 1 packet to (node 4) 104 and controlling the radio relay station (node 4) 104 is shown.
  • this communication frame is assigned to the wireless station (node 5) 105 having four hops, the gateway waits for transmission of the priority 1 packet in the first time slot.
  • the control is a priority 1 packet.
  • the command is sent with priority.
  • the regular communication having the priority 2 packet is waited.
  • the radio relay station (node 4) 104 stands by according to the transmission wait information 1207 in the received radio packet.
  • priority control is performed between the radio relay station (node 4) 104 and the radio relay station (node 3) 103, and the radio relay station (node 4) 104 changes to the radio relay station (node 3) 103.
  • a priority 1 packet is transmitted.
  • the communication is resumed.
  • Wireless network 101 gateway (node 1) 102 Wireless relay station (node) 103 wireless relay station (node 3) 104 Wireless relay station (Node 4) 105 Radio station (Node 5) 106 Radio station (Node 6) 107 wireless relay station (node 7) 108 Radio station (Node 8) 109 radio station (node 9) 110 Wireless relay station (Node 10) 111 radio station (node 11) 202 Microcomputer 203 ROM 204 Central control unit 205 Time synchronization control unit 206 Route management unit 207 Wireless communication processing unit 208 RAM 209 Clock generation circuit 210 Power supply circuit 211 RF peripheral circuit 212 Priority control pattern storage unit 301 Gateway wireless station 312 External network connection circuit 400 Super frame configuration 401 Super frame 402 Communication frame configuration 403 Time slot 406 Time slot configuration 407 Carrier sense time 408 Data Transmission 409 ACK reception time 501 Wireless packet header portion 502 Wireless packet payload portion 503 Wireless packet error correction data portion 504 Destination address 505 Source address 506 Packet length 507

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

　通信帯域の狭い無線マルチホップネットワークにおける優先制御方法を実現する。　無線ネットワークを管理するゲートウェイにおいて、各端末がデータの発生源である送信大本端末となる場合の通信フレームを全端末分準備し、優先度の低い通信に割り当て、優先制御が必要となった時点で、パケットの種別、通信タイミングにより、優先度の低い通信を一時的に中止し、優先度の高い通信に切替えることにより、通信帯域の無駄を抑えた優先制御を実現する。

Description

無線ネットワークシステム 参照による取り込み
　本出願は、２０１０年１０月１２日に出願された日本特許出願第２０１０－２２９２２２号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
　本発明は、無線マルチホップ通信における優先制御に関する。
　無線ネットワークにおいて、無線の干渉、各無線局の送信タイミングの競合を回避するために、ＣＡＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式を用いることが一般的であり、ＣＳＭＡ／ＣＡでは、ランダム時間待機した後に、無線チャネルの使用状況を観測し通信を行っている。このような無線ネットワークにおいて、音声や映像など許容できる時間の遅延がことなるパケットが転送される場合、優先制御を行う必要がある。
　優先制御の実現する方法として、従来は、リアルタイム通信のパケットと他のデータパケットを区別し、前者を優先して送信することにより、優先制御を実現している。さらに、無線マルチホップネットワークにおける優先制御では、データの種類だけでなく、転送回数である通信ホップ数を考慮した優先制御を各無線局が自律的に判断し、パケット中継を行うことで、マルチホップ環境においても、優先制御を実現している（特許文献１）。
　しかしながら、通信帯域が狭い無線マルチホップネットワークや、多端末から構成される大規模無線ネットワークにおいては、無線局が自律的に判断してパケット転送時の優先制御を行う方法では、最大遅延を保障した優先制御が困難である。つまり、大規模無線マルチホップネットワークにおいて、近隣の無線局が、自局が送信するパケットよりも優先度の低いパケットを先に送信し始めた場合、ＣＳＭＡ／ＣＡによるランダム待ち時間が発生し、本来優先すべきパケットの転送待ち時間の方が長くなる可能性があり、ネットワーク全体の優先制御が困難となる課題がある。
　また、サービス品質（ＱｏＳ）技術を実現する優先制御方式がＩＥＥＥ８０２．１１ｅで提案されている。この方式では、２種類のアクセス制御方式が利用されている。一つは、ＥＤＣＡ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれるアクセス制御方式である。このアクセス制御方式は、送信するフレームを４種類のアクセス・カテゴリ（ＡＣ：Ａｃｃｅｓｓ　Ｃａｔｅｇｏｒｙ）に分類し、カテゴリーごとに優先順位をつけた優先制御を行う方式である。もう一方のアクセス制御方式に、ＨＣＣＡ（ＨＣＦ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｃｃｅｓｓ）方式がある。この方式は、従来のＰＣＦ（Ｐｏｉｎｔ　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を拡張したポーリングによる制御を行う制御方式である。２つのアクセス制御方式に共通して使用されるパラメータに、ＴＸＯＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）がある。ＴＸＯＰは、無線通信装置に対し一度の送信機会に与えられる送信可能期間を示すパラメータである。無線通信装置は、このＴＸＯＰ期間中、データ送信を行うことができる。しかしながら、送信側が送信するデータを優先するため、受信側からのデータ伝送に遅延が生じることになる。
　この課題を解決するために、優先的に通信すべきパケットとそれ以外の通信時間をあらかじめ分け、優先的に通信すべき時間を確保する方法（特許文献２）がある。
特開２００６－１５７６３７号公報 特開２０００－２５３０１７号公報
　しかし、特許文献２のように、常に優先通信する時間を確保しつづけることは無駄が多く、通信帯域の狭い無線ネットワークや、非常に多くの端末が通信する無線ネットワークでは、その無駄がより顕著に現れ、実現性に乏しい。
　上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を備える。
　無線マルチホップネットワークにおいて、全ての無線局が時刻同期し、ある特定の端末であるゲートウェイが全無線局の通信タイミングを集中管理する。ゲートウェイでは、無線局が通信する時間を、無線マルチホップネットワークの最大ホップ数を考慮して、割当て、優先度の高いパケット伝送向けの時間帯を予め設けることはせず、通常は優先度の低いパケット伝送にそれらを割り当てる。優先度の高い通信が発生した場合は、パケット種別、あるいは、優先度の低い通信の開始時間を、優先度の高い通信の開始時間よりも遅くさせた通信スケジュールを定義する。これにより、一時的に、優先度の高いパケットが優先的にされるようになり、通信帯域の無駄を抑えた優先制御を実現する。
　無線マルチホップネットワークシステムにおいて、通信帯域を効率よく利用した優先制御通信が実現可能である。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
無線マルチホップ通信システム 無線通信システムを構成する無線局及び無線中継局のハードウェア構成図 無線通信システムを構成する無線ゲートウェイのハードウェア構成図 無線マルチホップ通信システムにおけるフレーム構成 無線マルチホップ通信システムにおけるパケット構成 無線マルチホップ通信システムにおけるパケットの優先度管理テーブル 無線マルチホップ通信システムにおけるタイムスロット内の動作スケジュール 各端末の高優先度パケットの送信処理手順 各端末の低優先度パケットの送信処理手順 送信タイミングを考慮した各端末の低優先度パケットの送信処理手順 各端末の優先制御動作例 送信タイミングを考慮した無線マルチホップ通信システムにおけるパケット構成 各端末の送信タイミングを考慮した高優先度パケットの送信処理手順 ゲートウェイの送信タイミングを考慮した高優先度パケットの送信処理手順 各端末の送信タイミングを考慮した低優先度パケットの送信処理手順 連続タイムスロットにおける送信タイミングを考慮した端末間の低優先度パケットの送信処理シーケンス 連続タイムスロットにおける送信タイミングを考慮した端末間の高優先度パケットの送信処理シーケンス 送信タイミングを考慮した端末間の優先制御動作例 各端末の送信タイミングを考慮した低優先度パケットの送信処理手順 送信タイミングを考慮した高優先度パケットと低優先度パケットの端末間の送信シーケンス例
　以下、第一の実施形態１を図１～図１０を用いて説明し、第二の実施形態を図１１～１８を用いて説明し、第三の実施形態を図１９と図２０を用いて説明する。
　図１～図７を用いて、無線通信システム構成および無線通信で利用する通信スケジュール構成、無線パケット構成について説明する。次に、図８～図１０を用いて、無線局、無線中継局、ゲートウェイでの処理手順、及び、無線通信システムにおけるゲートウェイからの優先制御通信が発生した場合の動作概略について説明する。
　図１は本実施例にかかる無線通信システム構成図である。無線ネットワーク１００は、ゲートウェイ（ノード１）１０１、無線中継局（ノード２）１０２、無線中継局（ノード３）１０３、無線中継局（ノード４）１０４、無線局（ノード５）１０５、無線局（ノード６）１０６、無線中継局（ノード７）１０７、無線局（ノード８）１０８、無線局（ノード９）１０９、無線中継局（ノード１０）１１０、無線局（ノード１１）１１１から構成されている。無線ネットワーク１０１において各無線局をつなぐ実線は無線通信可能な通信路を示すものである。
　図２は本実施例にかかる無線通信システムを構成する無線局及び無線中継局のハードウェア構成図であり、無線局と無線中継局は無線マルチホップネットワークにおいて、ネットワークトポロジによって、決定されるものである。
　無線局／無線中継局２０１は無線局ゲートウェイとの無線通信機能を有する組込み機器であり、マイコン２０２、クロック生成回路２０９、電源回路２１０、ＲＦ周辺回路２１１、優先制御パターン記憶部２１２から構成されている。マイコン２０２はＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０８から構成されており、電源回路２１０、クロック生成回路２０９、ＲＦ周辺回路２１１と接続されている。ＲＯＭ２０３は読み出し専用の半導体メモリなどから構成される記憶装置であり、中央制御部２０４、時刻同期制御部２０５、経路管理部２０６、無線通信処理部２０７、通信フレーム記憶部２１２から構成されており、ＲＡＭ２０８と接続されている。中央制御部２０４はＲＯＭの内のプログラムの実行を制御するものであり、時刻同期制御部２０５、無線通信処理部２０７、経路管理部２０６と接続されている。時刻同期制御部２０５は時刻基準局である無線局ゲートウェイから送信される時刻と同期する機能を実現するであり、中央制御部２０４と接続されている。経路管理部２０６はネットワーク内端末間のマルチホップ通信における経路を管理するであり、中央制御部２０４と接続されている。
　無線通信処理部２０７は、無線通信における送受信処理を実現するものである。具体的には、送信する場合の、送信あて先、ホップ数の指定などのパケット組立て処理、及び、受信する場合の、自己あて先パケットか否かの判断などのパケット解析処理を行うものであり、中央制御部２０４、通信フレーム記憶部２１２と接続されている。ＲＡＭ２０８は書き換え可能な半導体メモリ素子などの記憶装置であり、無線通信における送受信バッファなどに利用するものであり、ＲＯＭ２０３と接続されている。クロック生成回路２０９はマイコンやＲＦ周辺回路で利用するクロックを生成する回路であり、電源回路２１０、マイコン２０２、ＲＦ周辺回路２１１と接続されている。電源回路２１０は無線局／無線中継局自体への電源を供給するものであり、クロック生成回路２０９、マイコン２０２、ＲＦ周辺回路２１１と接続されている。ＲＦ周辺回路２１１は無線信号の送信及び受信を行う回路であり、電源回路２１０、クロック生成回路２０９、マイコン２０２と接続されている。通信フレーム記憶部２１２は通信に利用する全ての通信フレーム構成を記憶するものである。なお、無線局／無線中継局２０１は、組み込み機器でなく独立した装置であってもよい。
　図３は本実施例にかかる無線通信システムを構成する無線ゲートウェイのハードウェア構成図である。
　ゲートウェイ無線局３０１は無線局／無線中継局との無線通信機能、及び、外部ネットワークに接続されている機器と通信を行い、無線ネットワークと外部ネットワークとの接続を実現する機器であり、無線局／無線中継局と同様のハードウェア構成に加え、外部ネットワーク接続回路３１２を有する装置である。外部ネットワーク接続回路３１２はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＷｉＦｉ、光回線、電話網等の外部ネットワークを利用するための機能を実現する回路である。
　図４は本実施例にかかる通信スケジュール構成図である。通信スケジュールは、時間軸に沿ったものであり、無線局、無線中継局、或いは、ゲートウェイが通信する送信開始時刻を規定するものである。
　スーパーフレーム構成４００は、無線ネットワークにおいて、全ての無線局、無線中継局、ゲートウェイが通信する全ての通信スケジュールを示すものであり、１つの無線局、無線中継局、ゲートウェイが送信する時刻を割り当てたタイムスロット４０３の集合から構成されるものである。
　通信フレーム構成４０２は、無線ネットワークにおいて、全ての無線局、無線中継局が送信源となり、ゲートウェイまで転送するのに必要なタイムスロットの集合であり、例えば、無線局１０５用の通信フレーム４０４は、無線局１０５が無線中継局１０４に送信するタイムスロット、無線中継局１０４が無線中継局１０３に転送するタイムスロット、無線中継局１０３が無線中継局１０２に転送するタイムスロット、無線中継局１０２がゲートウェイ１０１に転送するタイムスロットから構成されるものである。
　タイムスロット構成４０６は、ある無線局、無線中継局、ゲートウェイが無線パケットを送信するために必要な処理の実施時間を考慮して決定されるものであり、例えば、無線送信前に実施するキャリアセンス時間（ＣＳ）４０７、データ送信時間４０８、ＡＣＫ受信時間４０９が含まれるものである。
　図５は本実施例にかかる無線パケット構成図である。
　ヘッダ５０１は、あて先アドレス５０４、送信元アドレス５０５、パケット長５０６、優先度５０７から構成される。優先度５０７は、無線ネットワークにおけるパケットの優先送信順序を格納するものであり、例えば、優先度の高いパケットを優先度１、優先度の低いパケットを優先度２として送信するものである。無線パケットの受信者は、優先度５０７を利用して優先度を判断することができる。具体的には、無線通信処理部２０７がパケットを解析し、優先度５０７を確認することもできる。確認後は、それぞれの優先度に従い後述の処理により優先度に応じたパケット送信を行なう。
　ペイロード５０２は、送信するアプリケーションデータが格納するものである。
　誤り訂正用データ５０３は、受信したパケットが無線ネットワーク上のノイズ等の影響により、ヘッダやペイロード内の情報に変更がないかどうかを確認する、あるいは訂正するための情報を格納するものであり、例えば、ＣＲＣなどチェック情報を格納する。
　図６は本実施例にかかる優先度を定義するための優先情報管理テーブルである。この優先情報管理テーブルを優先制御パターンとして優先制御パターン記憶部２１２に格納する。
　列６０１は優先度を格納するものであり、列６０２はタイムスロット長を格納するものであり、列６０３はキャリアセンス（ＣＳ）開始までの待ち時間を格納するものであり、列６０４は、ＣＳを実行する時間を格納するものであり、列６０５は優先度パケットの用途例を格納するものである。
　各行は、優先度ごとの、パケットのタイムスロット長、ＣＳ待ち時間、ＣＳ時間、用途を定義するために利用する。例えば、行６０１は、優先度が１のパケットは、タイムスロット長が１０００ｍｓｅｃであり、ＣＳ待ち時間が０ｍｓｅｃであり、ＣＳ時間が１０ｍｓｅｃであり、用途が、ゲートウェイから無線局あるいは無線中継局を制御あるいは操作するために利用することを表している。
　図７は、優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールを定義するものである。
　優先度１パケットを無線局、無線中継局、ゲートウェイが送信する際の動作スケジュール７０１は、ＣＳ７０３、データ送信７０４、ＡＣＫ受信７０５、空き時間からなる。
　優先度２パケットを無線局、無線中継局、ゲートウェイが送信する際の動作スケジュール７０２は、ＣＳ待ち時間７０６、ＣＳ７０３、データ送信７０８、ＡＣＫ受信７０５、空き時間からなる。上記全ての占有時間は、前記優先情報管理テーブルで定義されている情報に従う。優先度別に無線パケットの通信開始時刻を変えることにより、無線パケットの受信者は、受信時刻によって優先度を判断することが可能になる。具体的には、優先度２パケットは優先度１パケットよりもＣＳ開始時刻がＣＳ待ち時間６０３である５０ｍｓｅｃ遅いため、受信側でも優先度２パケットの受信時刻が５０ｍｓｅｃ以上遅れるため、判断が可能になる。このように判断する場合は、パケットを解析することで優先度を判定する処理は不要になる。
　次に、図８～図１１を用いて、ゲートウェイから無線局、無線中継局への優先制御処理、及び、前期優先制御の確認応答を行う際の、無線局、無線中継局、ゲートウェイでの処理手順の動作概略を説明する。
　図８は、送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度１のパケットを送信あるいは無線中継局が中継送信する際の動作処理を示すものである。
　ステップ８０１は、ＣＳ開始する処理である。
　ステップ８０２は、無線キャリアを検知したかどうか調べる処理である。本ステップにおいて、送信端末周辺で無線通信が発生しているか否かを調べる。もし無線キャリアを検知すれば、ステップ８０３へ進む。もし無線キャリアを検知しなければ、ステップ８０４へ進む。
　ステップ８０３は、無線送信を中止する処理である。本ステップにおいて、他の無線システムなどとの無線干渉を防止する。
　ステップ８０４は優先度１パケットを開始する処理である。
　ステップ８０５は、優先度１パケットのＡＣＫパケットを受信するかどうか調べる処理である。本ステップにおいて、優先度１パケットが送信先に到達したか否か確認する。
　もしＡＣＫを受信すれば、終了する。もしＡＣＫ受信でなければ、ステップ８０６へ進む。
　ステップ８０６は再送を準備する処理である。本ステップにおいて、送信先が前期優先度１パケットを受信できなかったことを確認でき、無線パケット到達率の向上を目的に、再送の準備に入る。再送の際は、本動作処理と同様の処理を行う。
　図９は送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２のパケットを送信あるいは中継送信する際の動作処理を示すものである。本処理において、ステップ８０４は優先度２パケットを開始する処理である。
　ステップ９０１は、ステップ８０１と同様の処理である。
　ステップ９０２は、ステップ８０２と同様の処理である。もし無線キャリアを検知すれば、ステップ９０３へ進む。もし無線キャリアを検知しなければ、ステップ９０４へ進む。
　ステップ９０３は、無線送信を中止する処理である。本ステップにおいて、他の無線システムとの無線干渉、及び、本システムの優先度１パケットとの無線干渉を防止する。
　ステップ９０４は優先度２パケットを開始する処理である。
　ステップ９０５はステップ８０５と同様である。もしＡＣＫを受信すれば、終了する。もしＡＣＫ受信でなければ、ステップ９０６へ進む。
　ステップ９０６は優先度２パケットの送信を中止する処理である。本ステップにおいて、優先度２パケットの送信を中止し、優先度１パケットを優先的に再送することを可能にする。
　図１０は、図６の優先情報管理テーブル及び図７の優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールに従って、送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２のパケットを送信あるいは中継送信する際の動作処理を示すものである。
　ステップ１０００はキャリアセンス待ちをする処理である。本ステップにおいて、例えば、ＣＳ待ち７０６である５０ｍｓｅｃ間、キャリアセンス処理の実行開始待ちをする。本ステップ以降の処理、ステップ１１０１～ステップ１１０６は、ステップ９０１～ステップ９０６と同様の処理である。
　図１１は、連続する２つの通信フレームにおいて、ゲートウェイから無線局、無線中継局への優先制御処理、及び、前期優先制御の確認応答を行う動作概略を説明する。
　通信フレーム１１０１は、無線局１０５からゲートウェイまでデータを送信するために予め割り当てられている通信フレームであり、本フレームでは、優先度２パケットである定期通信を実施する。
　通信フレーム１１０２は、無線局１０６からゲートウェイまでデータを送信するために予め割り当てられている通信フレームであり、本フレームでは、優先度２パケットである定期通信を実施する。
　通信フレーム利用例１１０３は、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２パケットである定期通信のみを実施している際の、パケット中継例を示す。本利用例において、通信フレーム１１０１の１番目のタイムスロットでは、無線局（ノード５）１０５が無線中継局（ノード４）１０４に優先度２パケットを送信し、２番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード４）１０４が無線中継局（ノード３）１０３に優先度２パケットを転送し、３番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード３）１０３が無線中継局（ノード２）１０２に優先度２パケットを転送し、４番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード２）１０２がゲートウェイ（ノード１）１０１に優先度２パケットを転送することを表している。
　通信フレーム利用例１１０４及び通信フレーム利用例１１０５では、通信フレーム利用例１１０３と同様に、無線局（ノード５）１０５が、無線局１０５からゲートウェイ（ノード）１０１までデータを送信すると同時に、ゲートウェイ（ノード）１０１から無線中継局（ノード４）１０４まで優先度１パケットである制御コマンドを送信し、無線中継局（ノード４）１０４を制御する動作概要を示す。本利用例において、２番目のタイムスロットで定期通信用無線パケットと制御通信無線パケットが衝突し、パケットロスが発生する。その際、無線中継局（ノード４）１０４及び無線中継局（ノード２）１０２は確認応答が受信できない。無線中継局（ノード４）１０４はステップ８０６に従って３番目のスロットで再送し、無線中継局（ノード２）１０２はステップ９０６に従い、３番目スロットでパケット送信を中止する。前記動作により、優先度１パケットの転送を無線ネットワーク内で優先的に行うことが可能となる。
　第１の実施例は、無線ネットワーク内の全ての端末であるゲートウェイ、無線中継局、無線局が時刻同期し、予め決定された通信スケジュールに従って、優先度の低い通信を定期的に送信する間に優先度の高い通信が発生した場合でも、端末が優先度の高いパケットを自律的に判断し、優先制御通信を実現する本発明の実施形態であった。
　第２の実施例では、ゲートウェイ端末が無線ネットワーク１００のネットワークトポロジと通信スケジュールを把握している環境における優先制御通信を実現する本発明の実施形態について説明する。
　まず、本実施例にかかる無線通信システム構成および無線通信で利用する通信スケジュール構成、無線パケット構成について説明する。次に、無線局、無線中継局、ゲートウェイでの処理手順、及び、無線通信システムにおけるゲートウェイからの優先制御通信が発生した場合の動作概略について説明する。
　本実施例にかかる無線通信システム（図１）、端末のハードウェア構成（図２及び３）、スーパーフレーム構成（図４）、通信フレーム構成（図４）、タイムスロット構成（図４）、優先度管理テーブル（図５）は、実施例１と同様である。
　図１２は、本実施例にかかる無線パケット構成図である。
　ヘッダ１２０１は、あて先アドレス５０４、送信元アドレス５０５、パケット長５０６、送信待ち情報１１０７から構成される。送信待ち情報１２０７は、優先度１パケットの送信開始タイミングを指定するものであり、通信フレームの開始タイムスロットから待機すべきタイムスロット数を格納するものである。優先度２パケットを送信する場合は、前記送信待ち情報１２０７には０を指定する。
　次に、図８、及び、図１３～図１５を利用して、本実施例にかかる無線局、無線中継局、ゲートウェイでの処理手順、及び、無線通信システムにおけるゲートウェイからの優先制御通信が発生した場合の動作概略について説明する。本実施例において、送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度１のパケットを送信あるいは中継送信する際の動作処理は、図８の動作処理と同様である。
　図１３は、本実施例にかかる図６の優先情報管理テーブル及び図７の優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールに従って、送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２のパケットを送信あるいは中継送信する際の動作処理を示すものである。
　ステップ１３００は、ステップ１０００と同様の処理である。
　ステップ１３０１は、ステップ１００１と同様の処理である。
　ステップ１３０２は、ステップ１００２と同様の処理である。本ステップにおいて、もし無線キャリアを検知すれば、図７の優先度別の無線パケット送信動作スケジュールに従った、優先度１パケットの送信を検知することになり、ステップ１３０３へ進む。もし無線キャリアを検知しなければ、ステップ１３０４へ進む。
　ステップ１３０３は、ステップ１００３と同様の処理である。
　ステップ１３０４は、ステップ１００４と同様の処理である。
　ステップ１３０５は、優先度１パケットを受信する処理である。本ステップにおいて、予め決定している通信スケジュールにおいて、優先度２パケットを送信するタイムスロットで優先度１パケットを受信することを可能にする。
　図１４は、本実施例にかかる図６の優先情報管理テーブル及び図７の優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールに従って、ゲートウェイが優先度１のパケットを送信する際の動作処理を示すものである。
　ステップ１４０１は、送信する無線パケット内の送信待ち情報１２０７に待機すべきタイムスロット数を格納する処理である。本ステップにおいて、ある通信フレームに送信する、優先度１パケットの最終あて先である無線局、無線中継局のゲートウェイからのホップ数と、前記通信フレームの次の通信フレームに割り当てられた無線局、無線中継局のゲートウェイからのホップ数が一致しているか否かを調べる。一致した場合は、ステップ１４０２に進み、一致していない場合はステップ１４０３に進む。
　ステップ１４０２は、送信待ち情報に１を格納する処理である。本ステップにおいて、１を格納することにより、優先度１パケットの最終あて先からの応答通信時における、隠れ端末問題によるパケット衝突を回避することを可能にする。
　ステップ１４０３は、送信待ち情報に０を格納する処理である。
　ステップ１４０４は、ゲートウェイが送信する通信フレームに割り当てられた無線局、無線中継局のホップ数を調査する処理である。本ステップにおいて、ゲートウェイからの優先度１パケットの送信タイミングを決定する。前記ホップ数が偶数である場合は、ステップ１５０５に進み、奇数である場合は、ステップ１５０６に進む。
　ステップ１４０５は、ゲートウェイが送信すべきタイムスロットまで待機する処理である。本ステップにおいて、ゲートウェイが１タイムスロット分待機する。これにより、ゲートウェイから最終あて先までの優先度１パケットと、本通信フレームに割り当てられた無線局、無線中継局からの優先度２パケットのパケット衝突を回避可能となる。
　ステップ１４０６は、ステップ８０１と同様の処理である。
　ステップ１４０７は、ステップ８０２と同様の処理である。
　ステップ１４０８は、ステップ８０３と同様の処理である。
　ステップ１４０９は、ステップ８０４と同様の処理である。
　図１５は、本実施例にかかるゲートウェイからの優先度１パケットを受信した最終あて先である無線局、無線中継局が、優先度１パケットに返信する際の動作処理を示すものである。
　ステップ１５０１は、ゲートウェイから受信した優先度１パケット内の送信待ち情報１２０７の値を調べる処理である。本ステップにおいて、前記優先度１パケットに返信する際の通信フレーム開始から待機すべきタイムスロット数を調べる。前記送信待ち情報１２０７が０の場合は、ステップ１５０３に進み、それ以外の場合は、ステップ１５０２に進む。
　ステップ１５０２は、前記無線局、無線通信局が返信パケットを送信すべきタイムスロットまで待機する処理である。本ステップにおいて、ゲートウェイから指定されたタイムスロット分だけ待機する。具体的には、１タイムスロット分だけ待機することになる。これにより、本通信フレームにおいて送信する優先度２パケットとのパケット衝突を回避可能となる。
　ステップ１５０３は、ステップ８０１と同様の処理である。
　ステップ１５０４は、ステップ８０２と同様の処理である。
　ステップ１５０５は、ステップ８０３と同様の処理である。
　ステップ１５０６は、ステップ８０４と同様の処理である。
　次に、図１６～図１８を用いて、本実施例にかかる連続する２つの通信フレームにおいて、ゲートウェイから無線局、無線中継局への優先制御処理、及び、前期優先制御の確認応答を行う動作概略を説明する。
　図１６は、本実施例にかかる無線局、無線中継局からゲートウェイに送信される優先度２パケットの無線局、無線中継局、あるいは、ゲートウェイの送受信処理とパケットの送受信シーケンスを示すものである。
　ここで、符号１６０１はノード１であり、符号１６０２はノード２であり、符号１６０３はノード３であり、タイムスロットｔとタイムスロットｔ＋１の連続する２タイムスロットについて示したものである。
　まず、タイムスロットｔのシーケンスについて説明する。
　最初に、ノード１６０１はデータ受信待ちする処理１６０４を行う。次に、ノード１６０２はデータ受信待ちする処理１６０５を行う。
　次に、ノード１６０３は優先度２パケットを送信するために図６の優先情報管理テーブル及び図７の優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールに従い、キャリアセンス（ＣＳ）待ちする処理１６０６を行う。次に、ノード１６０３はＣＳする処理１６０７を行う。次に、ノード１６０３はデータ送信する処理１６０８を行う。次に、ノード１６０３は、データ１６０９をノード１６０２へ送信する。
　次に、ノード１６０２はデータ受信する処理１６１０を行う。次に、ノード１６０２はＡＣＫ送信する処理１６１１を行う。次に、ノード１６０３はＡＣＫ受信する処理１６１３を行う。
　続いて、タイムスロットｔ＋１のシーケンスについて説明する。該タイムスロットでは、前記タイムスロットｔの優先度２パケットをノード１６０２がノード１６０１に転送する。
　最初に、ノード１６０２はＣＳ待ちする処理１６１４を行う。次に、ノード１６０２はＣＳする処理１６１５を行う。次に、ノード１６０２はデータ送信する処理１６１６を行う。次に、ノード１６０２は、データ１６１７をノード１６０１へ送信する。
　次に、ノード１６０１はデータ受信する処理１６１８を行う。次に、ノード１６０１はＡＣＫ送信する処理１６１９を行う。次に、ノード１６０１は、ＡＣＫ１６２０をノード１６０２へ送信する。最後に、ノード１６０２はＡＣＫ受信する処理１６２１を行う。
　図１７は、本実施例にかかる無線局、無線中継局からゲートウェイに送信される優先度２パケットの無線局、無線中継局、あるいは、ゲートウェイの送受信処理とパケットの送受信シーケンス、及び、優先度１パケットが存在した場合の無線局、無線中継局、あるいは、ゲートウェイの送受信処理とパケットの送受信シーケンスを示すものである。
　ここで、符号１７０１はノード１であり、符号１７０２はノード２であり、符号１７０３はノード３であり、タイムスロットｔとタイムスロットｔ＋１の連続する２タイムスロットについて示したものである。
　まず、タイムスロットｔのシーケンスについて説明する。
　最初に、ノード１７０１は優先度１パケット転送待ちをする処理１７０４を行う。これは、ノード１７０１がゲートウェイである場合に、図１４内のステップ１４０５において１タイムスロット分待機している場合に起こる処理である。
　本シーケンス１７０５～１７１３は、図１６の１６０５～１６１３と同様であり、ノード１７０３からノード１７０２に優先度２パケットが送信される。
　続いて、タイムスロットｔ＋１のシーケンスについて説明する。該タイムスロットでは、前記タイムスロットｔの優先度２パケットをノード１６０２がノード１６０１に転送する処理と、優先度１パケットをノード１６０１がノード１６０２に転送する処理が同タイムスロット内で生じた場合のシーケンスを説明する。
　まず、ノード１７０１は優先度１パケットをノード１７０２に送信するために、ＣＳする処理１７１５を行う。次に、ノード１７０２は優先度２パケットをノード１７０１に送信するために、図６の優先情報管理テーブル及び図７の優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールに従い、ＣＳ待ちする処理１７１６を行う。次に、ノード１７０２はＣＳする処理１７１７を行う。
　次に、ノード１７０１は優先度１パケットを送信する処理１７１８を行う。次に、ノード１７０１は、優先度１パケット１７１９をノード１７０２へ送信する。
　次に、ノード１７０２はキャリア検出する処理１７２０を行う。
　次に、ノード１７０２は送信中止する処理１７２１を行う。これにより、本来は優先度２を送信するタイムスロットｔ＋１において、優先度１パケットを優先的に通信させることが可能になる。
　次に、ノード１７０２は優先度１パケットを受信する処理１７２２を行う。次に、ノード２１７０２はＡＣＫ送信する処理１７２３を行う。次に、ノード２１７０２は、ＡＣＫ１７２４をノード１１７０１へ送信する。
　最後に、ノード１１７０１はＡＣＫ受信する処理１７２５を行う。
　図１８は、連続する２つの通信フレームにおいて、ゲートウェイから無線局、無線中継局への優先制御処理、及び、前期優先制御の確認応答を行う動作概略を説明する。
　通信フレーム１８０１は、無線局１０５からゲートウェイまでデータを送信するために予め割り当てられている通信フレームであり、無線ネットワーク１００の最大ホップ数＋１個のタイムスロットからなる。本通信フレームでは、優先度２パケットである定期通信を実施する。
　通信フレーム１８０２は、無線中継局（ノード７）１０７からゲートウェイまでデータを送信するために予め割り当てられている通信フレームであり、無線ネットワーク１００の最大ホップ数＋１個のタイムスロットからなる。本通信フレームでは、優先度２パケットである定期通信を実施する。
　通信フレーム利用例１８０３は、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２パケットである定期通信のみを実施している際のパケット中継例を示す。本利用例において、通信フレーム１８０１の１番目のタイムスロットでは、無線局（ノード５）１０５が無線中継局（ノード４）１０４に優先度２パケットを送信し、２番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード４）１０４が無線中継局（ノード３）１０３に優先度２パケットを転送し、３番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード３）１０３が無線中継局（ノード２）１０２に優先度２パケットを転送し、４番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード２）１０２がゲートウェイ（ノード１）１０１に優先度２パケットを転送することを表している。
　通信フレーム利用例１８０４及び通信フレーム利用例１８０５では、通信フレーム利用例１８０３と同様に無線局（ノード５）１０５からゲートウェイ（ノード）１０１までデータを送信すると同時に、ゲートウェイ（ノード）１０１から無線中継局（ノード４）１０４まで優先度１パケットである制御コマンドを送信し、無線中継局（ノード４）１０４を制御する動作概要を示す。本利用例において、本通信フレームはホップ数４の無線局（ノード５）１０５に割り当てられたものであるため、１番目のタイムスロットで、ゲートウェイは優先度１パケットの送信を待機する。
　また、無線中継局（ノード４）１０４と次通信フレームに割り当てられた無線中継局（ノード７）１０７のホップ数が等しいため、優先度１パケット内の送信待ち情報１２０７に１を格納して送信する。３番目のタイムスロットで無線中継局（ノード３）１０３と無線中継局（ノード２）１０２間で優先度２パケットと優先度１パケットの双方を送信しようとした場合、優先度１パケットである制御コマンドが優先して送信される。４番目のタイムスロット以降、優先度２パケットである定期通信は中止される。次に、通信フレーム１８０２では、１番目のスロットにおいて、無線中継局（ノード４）１０４は、受信した前記無線パケット内の送信待ち情報１２０７に従い、待機する。２番目のタイムスロットにおいて、無線中継局（ノード４）１０４と無線中継局（ノード３）１０３間で優先制御が実施され、無線中継局（ノード４）１０４から無線中継局（ノード３）１０３に優先度１パケットが送信される。
　無線中継局（ノード３）１０３から無線中継局（ノード２）１０２に送信するはずの優先度２パケットは、送信が中止される。
　前記動作により、優先度１パケットの転送を無線ネットワーク内で優先的に行うことが可能となる。また、本実施例では、固定数のタイムスロットからなる通信フレームを利用した優先制御をおこなったことで、通信帯域が狭い無線マルチホップネットワークにおいて、優先制御の最大遅延を保障することが可能となる。
　第１、第２の実施例では、優先度の高い通信を優先するために、優先度の低い通信を中止し、次回以降の通信時に中止した情報を再度送信する必要がある。優先度の低いパケット送信を中止することなく優先度の高い通信は効率的に行う、本発明の実施形態について説明する。これにより、無線ネットワーク１００内の端末数の増加や通信頻度の増加した場合でも通信帯域を効率的に利用することが可能となる。
　まず、本実施例にかかる無線通信システム構成および無線通信で利用する通信スケジュール構成、無線パケット構成について説明する。次に、無線局、無線中継局、ゲートウェイでの処理手順、及び、無線通信システムにおけるゲートウェイからの優先制御通信が発生した場合の動作概略について説明する。
　本実施例にかかる無線通信システム（図１）、端末のハードウェア構成（図２及び３）、スーパーフレーム構成（図４）、通信フレーム構成（図４）、タイムスロット構成（図４）、優先度管理テーブル（図５）は、無線パケット構成図（図１２）は、実施例２と同様である。
　次に、本実施例にかかる無線局、無線中継局、ゲートウェイでの処理手順、及び、無線通信システムにおけるゲートウェイからの優先制御通信が発生した場合の動作概略について説明する。本実施例において、送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度１のパケットを送信あるいは中継送信する際の動作処理、ゲートウェイが優先度１のパケットを送信する際の動作処理、ゲートウェイからの優先度１パケットを受信した最終あて先である無線局、無線中継局が、優先度１パケットに返信する際の動作処理は実施例２と同様である。
　図１９に、本実施例にかかる図６の優先情報管理テーブル及び図７の優先度別の無線パケット送信の動作スケジュールに従って、送信スロット内における、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２のパケットを送信あるいは中継送信する際の動作処理を示す。
　ステップ１９０１は、ステップ１３００と同様である。
　ステップ１９０２は、ステップ１３０１と同様である。
　ステップ１９０３は、ステップ１３０２と同様である。キャリアを検知した場合は、ステップ１９０４に進み、検知しなかった場合は、ステップ１９０８に進む。
　ステップ１９０４は、ステップ１３００と同様である。
　ステップ１９０５は、ステップ１３０５と同様である。
　ステップ１９０６は、優先度１パケットの受信を終了する処理である。本ステップにおいて、受信した優先度１パケットの転送処理を実施し、優先度２パケット送信中の優先度１パケット受信及び転送処理を終了し、優先度２パケットの送信準備を行う。
　ステップ１９０７は、送信処理を２タイムスロット分待機する処理である。本ステップにおいて、即時に送信せず、２タイムスロット分の時間、優先度２パケットの送信処理を待機させる。これにより、隠れ端末問題による優先度１パケットと優先度２パケットのパケット衝突を回避可能となる。
　ステップ１９０８はステップ１３０４と同様である。
　次に図２０を用いて、連続する２つの通信フレームにおいて、ゲートウェイから無線局、無線中継局への優先制御処理、及び、前期優先制御の確認応答を行う動作概略を説明する。
　通信フレーム２００１は、無線局１０５からゲートウェイまでデータを送信するために予め割り当てられている通信フレームであり、無線ネットワーク１００の最大ホップ数＋３個のタイムスロットからなる。本通信フレームでは、優先度２パケットである定期通信を実施する。
　通信フレーム２００２は、無線中継局（ノード７）１０７からゲートウェイまでデータを送信するために予め割り当てられている通信フレームであり、無線ネットワーク１００の最大ホップ数＋３個のタイムスロットからなる。本通信フレームでは、優先度２パケットである定期通信を実施する。
　通信フレーム利用例２００３は、無線局、無線中継局、ゲートウェイが優先度２パケットである定期通信のみを実施している際のパケット中継例を示す。本利用例において、通信フレーム２００１の１番目のタイムスロットでは、無線局（ノード５）１０５が無線中継局（ノード４）１０４に優先度２パケットを送信し、２番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード４）１０４が無線中継局（ノード３）１０３に優先度２パケットを転送し、３番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード３）１０３が無線中継局（ノード２）１０２に優先度２パケットを転送し、４番目のタイムスロットでは、無線中継局（ノード２）１０２がゲートウェイ（ノード１）１０１に優先度２パケットを転送することを表している。
　通信フレーム利用例２００４及び通信フレーム利用例２００５では、通信フレーム利用例２００３と同様に無線局（ノード５）１０５からゲートウェイ（ノード）１０１までデータを送信すると同時に、ゲートウェイ（ノード）１０１から無線中継局（ノード４）１０４まで優先度１パケットである制御コマンドを送信し、無線中継局（ノード４）１０４を制御する動作概要を示す。本利用例において、本通信フレームはホップ数４の無線局（ノード５）１０５に割り当てられたものであるため、１番目のタイムスロットで、ゲートウェイは優先度１パケットの送信を待機する。また、無線中継局（ノード４）１０４と次通信フレームに割り当てられた無線中継局（ノード７）１０７のホップ数が等しいため、優先度１パケット内の送信待ち情報１２０７に１を格納して送信する。３番目のタイムスロットで無線中継局（ノード３）１０３と無線中継局（ノード２）１０２間で優先度２パケットと優先度１パケットの双方を送信しようとした場合、優先度１パケットである制御コマンドが優先して送信される。４番目、５番目のタイムスロットでは、優先度２パケットである定期通信は待機される。次に、通信フレーム２００２では、１番目のスロットにおいて、無線中継局（ノード４）１０４は、受信した前記無線パケット内の送信待ち情報１２０７に従い、待機する。２番目のタイムスロットにおいて、無線中継局（ノード４）１０４と無線中継局（ノード３）１０３間で優先制御が実施され、無線中継局（ノード４）１０４から無線中継局（ノード３）１０３に優先度１パケットが送信される。無線中継局（ノード３）１０３から無線中継局（ノード２）１０２に送信するはずの優先度２パケットの通信パケットの、３番目４番目のタイムスロットを待機した後、再開される。
　前記動作により、優先度１パケットの転送を無線ネットワーク内で優先的に送信すると同時に、優先度２パケットの転送を継続することが可能となる。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
　１００　無線ネットワーク
　１０１　ゲートウェイ（ノード１）
　１０２　無線中継局（ノード）
　１０３　無線中継局（ノード３）
　１０４　無線中継局（ノード４）
　１０５　無線局（ノード５）
　１０６　無線局（ノード６）
　１０７　無線中継局（ノード７）
　１０８　無線局（ノード８）
　１０９　無線局（ノード９）
　１１０　無線中継局（ノード１０）
　１１１　無線局（ノード１１）
　２０２　マイコン
　２０３　ＲＯＭ
　２０４　中央制御部
　２０５　時刻同期制御部
　２０６　経路管理部
　２０７　無線通信処理部
　２０８　ＲＡＭ
　２０９　クロック生成回路
　２１０　電源回路
　２１１　ＲＦ周辺回路
　２１２　優先制御パターン記憶部
　３０１　ゲートウェイ無線局
　３１２　外部ネットワーク接続回路
　４００　スーパーフレーム構成
　４０１　スーパーフレーム
　４０２　通信フレーム構成
　４０３　タイムスロット
　４０６　タイムスロット構成
　４０７　キャリアセンス時間
　４０８　データ送信
　４０９　ＡＣＫ受信時間
　５０１　無線パケットのヘッダ部分
　５０２　無線パケットのペイロード部分
　５０３　無線パケットの誤り訂正用データ部分
　５０４　あて先アドレス
　５０５　送信元アドレス
　５０６　パケット長
　５０７　優先度
　５０８　アプリケーションデータ
　５０９　ＣＲＣ
　６０１　優先度管理テーブルの優先度格納列
　６０２　優先度管理テーブルのタイムスロット長格納列
　６０３　優先度管理テーブルのＣＳ開始までの待ち時間格納列
　６０４　優先度管理テーブルのＣＳ実行時間格納列
　６０５　優先度管理テーブルの優先別アプリケーション用途格納列
　６０６　優先度管理テーブルの優先度１の例
　６０６　優先度管理テーブルの優先度２の例
　７０１　優先度１パケット送信時の各端末のタイムスロット内動作スケジュール
　７０２　優先度２パケット送信時の各端末のタイムスロット内動作スケジュール
　１２１７　優先度１パケット送信のための待ち時間格納エリア

Claims (15)

  1. 　無線パケットを通信する無線局において、
    　他の無線局と時刻同期をとる時刻同期制御部と、
    　他の無線局との間で優先度に応じた送信を行うための優先制御パターン記憶部と、
    　前記優先制御パターンに基づいて無線パケットを送信する無線通信処理部と、
    を備えることを特徴とする無線局。
  2. 　請求項１に記載の無線局において、
    　前記無線通信処理部は、当該処理部が送信する前記無線パケットを前記他の無線局から受信し、当該受信のタイミングに基づき当該無線パケットの前記優先度を判定することを特徴とする無線局。
  3. 　請求項１に記載の無線局において、
    　前記無線通信処理部は、送信する前記無線パケットを解析し、送信する当該無線パケットの優先度を取得し、当該優先度により、前記優先制御パターンを選択し、当該選択された優先制御パターンに基づいて無線パケットを送信することを特徴とする無線局。
  4. 　請求項２に記載の無線局において、
    　前記無線通信処理部は、送信する前記無線パケットを解析し、送信する当該無線パケットの優先度を取得し、当該優先度により、前記優先制御パターンを選択し、当該選択された優先制御パターンに基づいて無線パケットを送信することを特徴とする無線局。
  5. 　請求項３に記載の無線局において、
    　優先度に応じて、他の無線局を探すキャリアセンス処理の前にキャリアセンス待ち時間を設けることで、優先度に応じた送信開始時間の制御を行なうことを特徴とする無線局。
  6. 　請求項５に記載の無線局において、
    　前記キャリアセンス待ち時間を設けることで、当該パターン優先度が低い用の優先制御パターンとすることを特徴とする無線局。
  7. 　請求項１に記載の無線局において、
    　パケット種別により、優先度を判定し、当該優先度に応じて再送や送信中止することを特徴とする無線局。
  8. 　請求項１に記載の無線局において、
    　送信する無線パケットの優先度に応じて、送信開始時間を遅らせることを特徴とする無線局。
  9. 　請求項１に記載の無線局と、当該無線局の外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステムであって、
    　前記無線局において、ツリー型の無線マルチホップネットワークの最大ホップ数に３を加えたタイムスロット数から構成される通信フレームスケジュールに従って通信を行うこと、を特徴とした無線ネットワークシステム。
  10. 　請求項２に記載の無線局と、当該無線局の外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステムであって、
    　前記無線局において、ツリー型の無線マルチホップネットワークの最大ホップ数に３を加えたタイムスロット数から構成される通信フレームスケジュールに従って通信を行うこと、を特徴とした無線ネットワークシステム。
  11. 　請求項３に記載の無線局と、当該無線局の外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステムであって、
    　前記無線局において、ツリー型の無線マルチホップネットワークの最大ホップ数に３を加えたタイムスロット数から構成される通信フレームスケジュールに従って通信を行うこと、を特徴とした無線ネットワークシステム。
  12. 　請求項４に記載の無線局と、当該無線局の外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステムであって、
    　前記無線局において、ツリー型の無線マルチホップネットワークの最大ホップ数に３を加えたタイムスロット数から構成される通信フレームスケジュールに従って通信を行うこと、を特徴とした無線ネットワークシステム。
  13. 　請求項５に記載の無線局と、当該無線局の外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステムであって、
    　前記無線局において、ツリー型の無線マルチホップネットワークの最大ホップ数に３を加えたタイムスロット数から構成される通信フレームスケジュールに従って通信を行うこと、を特徴とした無線ネットワークシステム。
  14. 　請求項６に記載の無線局と、当該無線局の外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステムであって、
    　前記無線局において、ツリー型の無線マルチホップネットワークの最大ホップ数に３を加えたタイムスロット数から構成される通信フレームスケジュールに従って通信を行うこと、を特徴とした無線ネットワークシステム。
  15. 　無線パケットを通信する無線局において、
    　他の無線局と時刻同期をとる時刻同期制御部と、
    　無線局間で優先度制御を行うために、送信する無線パケットの優先度の高い順に送信開始時間を早くすることを記憶する優先制御パターン記憶部と、を備え、
    　優先度の低いパケットを送信する無線局が、優先度の高いパケットを検知した場合、当該タイムスロットを含めて３つの連続するタイムスロットで、優先度の低い無線パケット通信を待機し、当該タイムスロットから数えて４つ後のタイムスロットで、当該優先度の低い無線パケットの送信を再開することを特徴とする無線局。
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