WO2019211907A1 - 無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム - Google Patents
無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019211907A1 WO2019211907A1 PCT/JP2018/017527 JP2018017527W WO2019211907A1 WO 2019211907 A1 WO2019211907 A1 WO 2019211907A1 JP 2018017527 W JP2018017527 W JP 2018017527W WO 2019211907 A1 WO2019211907 A1 WO 2019211907A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- node
- wireless
- nodes
- radio
- path
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/246—Connectivity information discovery
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/24—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update
- H04W40/28—Connectivity information management, e.g. connectivity discovery or connectivity update for reactive routing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
- H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Definitions
- the present invention relates to a radio path control method, a radio communication system, a radio node, and a radio path control program.
- a base station that provides a radio access line for user equipment and a backbone network (sometimes referred to as a core network) are connected by a wired backhaul (BH) network.
- BH wired backhaul
- a plurality of wireless nodes for example, base stations or access points
- wireless multi-hop A system or network is under consideration.
- the BH network which is one of the mobile communication infrastructures, wireless by multi-hop, it is possible to eliminate the need for laying a wired cable and to reduce the laying cost required for the introduction of the mobile communication system.
- the infrastructure of a BH network is often configured using wireless nodes that are fixedly installed such as base stations. Therefore, when a mobile wireless node (for example, a terminal device) is included in the infrastructure of the BH network, path control may become inappropriate. For example, when the terminal device is positioned as a wireless node responsible for signal relay processing by path control in the BH network, the power consumption of the terminal device increases with the relay processing.
- a mobile wireless node for example, a terminal device
- One of the objects of the present invention is to realize appropriate route control when a mobile node is included in the infrastructure of the backhaul network.
- a radio path control method transmits a control signal used for selection of a parent node in a tree path from a first radio node among a plurality of radio nodes constituting a backhaul network, and the plurality of radio nodes
- Each of the plurality of second wireless nodes different from the first wireless node is based on an index indicating radio wave propagation quality of a path through which each of the plurality of control signals received from different paths is propagated.
- One of the transmission source nodes of each of the control signals is selected as a parent node, and the fixed wireless node of the plurality of second wireless nodes transmits the received control signal to another second wireless node Then, the movable radio node among the plurality of second radio nodes terminates the received control signal.
- the wireless communication system is a first wireless node that is a first wireless node among a plurality of wireless nodes constituting a backhaul network and transmits a control signal used for selection of a parent node in a tree path.
- Radio wave propagation quality of a node and a plurality of second wireless nodes different from the first wireless node among the plurality of wireless nodes, and each of the plurality of control signals received from different paths A plurality of second radio nodes that determine one of the transmission source nodes of each of the plurality of control signals as a parent node based on an index indicating the fixed signal of the plurality of second radio nodes.
- the wireless node transmits the received control signal to another second wireless node, and a movable wireless node among the plurality of second wireless nodes receives the received control signal. To terminate the signal.
- the wireless node is one of a plurality of second wireless nodes different from the first wireless node among the plurality of wireless nodes constituting the backhaul network, and the second wireless node moves
- a setting unit that sets information indicating whether or not it is possible in a storage unit, a receiving unit that receives a control signal used for selection of a parent node in a tree path, transmitted from the first wireless node, and a different path
- a determination unit determines, as a parent node, one of the transmission source nodes of each of the plurality of control signals, based on an index indicating radio wave propagation quality of a path through which each of the plurality of control signals received has propagated; If the information does not indicate that the information is movable, the received control signal is transmitted. If the information indicates that the information is movable, the received control signal is terminated. And a transmission unit.
- the radio path control program includes the second radio node in a processor included in one of a plurality of second radio nodes different from the first radio node among the plurality of radio nodes constituting the backhaul network.
- Information indicating whether or not the mobile node is movable is set in the storage unit, the control signal used for selection of the parent node in the tree route transmitted by the first wireless node is received, and a plurality of signals received from different routes are received.
- the index indicating the radio wave propagation quality of the path through which each of the control signals propagated one of the source nodes of each of the plurality of control signals is determined as a parent node, and the information is movable. If not, the received control signal is transmitted. If the information indicates that the information is movable, the received control signal is terminated. To the execution.
- FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a control unit illustrated in FIG. 4. It is a figure which shows an example of the tree path
- BH backhaul
- V mode vehicle mode
- route illustrated in FIG. 6 is set to V mode (vehicular mode). It is a figure which shows an example of the tree path
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment.
- the wireless communication system 1 illustrated in FIG. 1 includes a plurality of nodes 3 exemplarily.
- 15 nodes 3 indicated by node numbers # 0 to # 14 are illustrated.
- the number of nodes 3 may be 2 or more and less than 14, or 16 or more.
- Each node 3 is an example of a wireless device capable of wireless communication. Therefore, each of the nodes 3 may be referred to as a “wireless node 3”.
- a communication protocol based on (or based on) a wireless LAN (Local Area Network) related standard such as IEEE802.11b / g / a / n / ac / ad / ay may be applied.
- Each node 3 forms an area where wireless communication is possible.
- the “area where wireless communication is possible” may be referred to as “wireless communication area”, “wireless area”, “communication area”, “service area”, “coverage area”, “cover area”, or the like.
- the wireless communication area formed by the node 3 based on or based on the wireless LAN related standard may be regarded as corresponding to a “cell” which is a name in cellular communication.
- the wireless communication area formed by each node 3 may be regarded as corresponding to a “femto cell” classified as a “small cell”.
- Each node 3 can wirelessly communicate with another node 3 when it is located in the service area of the other node 3.
- the plurality of nodes 3 form a wireless backhaul (BH) network 9 that relays communication between the backbone network 5 and the terminal device 7 by radio, for example.
- the “wireless BH network” may be referred to as a “BH network” by omitting “wireless”.
- BH network may be referred to as “relay network”.
- the individual nodes 3 that are entities of the BH network 9 may be referred to as “relay nodes”.
- the backbone network 5 is illustratively a large-scale communication network such as the Internet. “Backbone network” may be read as “core network” or “global network”.
- a path or section in which a radio signal is transmitted in the BH network 9 is mutually connected with a “wireless BH communication path”, “wireless BH transmission path”, “wireless BH line”, “wireless BH connection”, or “wireless BH channel”. May be read as: In these terms, “wireless” may be omitted, and “BH” may be read as “relay”.
- a section in which a wireless signal is transmitted between the terminal device 7 and the BH network 9 may be referred to as a “wireless access line” or a “wireless access channel”.
- wireless may be omitted.
- signal may be replaced with a term of a unit in which a signal is divided in time, such as “frame” or “packet”.
- Different frequencies may be assigned to the wireless BH line and the wireless access line.
- a frequency (channel) in the 5 GHz band (for example, 5.15 to 5.85 GHz) may be assigned to the BH line.
- a frequency (channel) in the 2.4 GHz band (for example, 2.412 to 2.472 GHz) may be assigned to the access line. As long as the frequency is different from the frequency allocated to the BH line, a frequency in the 5 GHz band may be allocated to the access line.
- the 5 GHz band includes, for example, at least one of a 5.2 GHz band (W52: 5150-5250 MHz), a 5.3 GHz band (W53: 5250-5350 MHz), and a 5.6 GHz band (W56: 5470-5725 MHz). May be included.
- the number of channels that can be used in W52 is four channels of 36 ch, 40 ch, 44 ch, and 48 ch.
- the number of channels available in W53 is 4 channels of 52ch, 56ch, 60ch and 64ch.
- the number of channels that can be used in W56 is 11 channels of 100 ch, 104 ch, 108 ch, 112 ch, 116 ch, 120 ch, 124 ch, 128 ch, 132 ch, 136 ch, and 140 ch.
- FIG. 1 illustrates a mode in which two nodes # 0 and # 8 are connected to the backbone network 5 by wire.
- a LAN cable or an optical fiber cable may be applied for the wired connection.
- the node # 0 and the node # 8 wired to the backbone network 5 may be referred to as “core nodes (CN)”.
- the individual nodes 3 other than the CNs # 0 and # 8 may be referred to as “slave nodes (SN)”.
- SN slave nodes
- nodes # 1 to # 7 and # 9 to # 14 are all SNs.
- CN3 is an example of a “first wireless node”
- each of SN3 is an example of a “second wireless node”.
- # 0 to # 14 attached to each node 3 are examples of information used to identify each node 3 (hereinafter, may be abbreviated as “node identification information”).
- the node identification information may be information that can uniquely identify each node 3 in the same BH network 9, and may be, for example, a node number, a device identifier, or address information.
- a non-limiting example of the address information is a MAC (Media Access Control) address.
- the BH network 9 may have one or more tree structures (may be referred to as “tree topology”) having one CN 3 (# 0 or # 8) as a root node.
- tree topology may be referred to as “tree topology”
- CN # 0 a first tree topology with CN # 0 as a root node
- CN # 8 a second tree topology with CN # 8 as a root node
- a “tree topology” may be constructed for each CN3.
- One or more “tree topologies” constructed in the BH network 9 may be referred to as “tree clusters” or “tree subclusters”.
- the number of CNs 3 is not limited to two, but may be one or three or more.
- SN3 having no child node may be referred to as a “leaf node”, and SN3 having a child node may be referred to as an “internal node”.
- SNs # 2, # 3, # 6, # 7, # 10, # 11, # 13, and # 14 all correspond to “leaf nodes”.
- SNs # 1, # 4, # 5, # 9, and # 12 all correspond to “internal nodes”.
- the wireless BH line may include a “downlink” in the direction from the core node 3 to the leaf node 3 and an “uplink” in the direction from the leaf node 3 to the core node 3.
- Downlink and uplink may be referred to as “downlink (DL)” and “uplink (UL)”, respectively, following the names in cellular communication.
- the flow of signals (downlink signals) in the “downlink” may be referred to as “downstream”, and the flow of signals (uplink signals) in the “uplink” may be referred to as “upstream”.
- Each of the “downstream signal” and the “upstream signal” may include a control signal and a data signal.
- the “control signal” may include a signal not corresponding to the “data signal”.
- the “child node” may be considered to correspond to a node (downstream node) connected downstream of a certain node when attention is paid to the “downlink”.
- a node connected upstream of a certain node when focusing on the downlink may be referred to as a “parent node” or an “upstream node”.
- attention is paid to “uplink” the relationship between “child node” (downstream node) and “parent node” (upstream node) is reversed.
- core node When focusing on “downlink”, “core node” may be referred to as “start node” or “start node”, and “leaf node” may be referred to as “end node” or “edge node”. May be.
- the “internal node” may be referred to as an “intermediate node” or a “relay node”.
- the tree-structured route (tree topology) in the BH network 9 may be constructed based on, for example, a metric (hereinafter sometimes abbreviated as “route metric”) of a route from the CN 3 to a specific SN 3.
- route metric a metric of a route from the CN 3 to a specific SN 3.
- path quality index an index indicating the quality or performance of radio wave propagation in a wireless section from CN 3 to a specific SN 3 may be used.
- the propagation quality index there is a reception power or reception intensity (for example, RSSI; Received Signal Strength Indicator), radio wave propagation loss, propagation delay, and the like of a radio signal.
- reception power or reception intensity for example, RSSI; Received Signal Strength Indicator
- radio wave propagation loss may be read as “path loss”.
- the propagation quality index one or a combination of two or more selected from the above index candidates may be used.
- an index related to the distance of the route such as the number of hops may not be used as the propagation quality index.
- a signal for example, a control signal
- CN3 transmitting a signal (for example, a control signal) from CN3 as a starting point, for each wireless section between the transmission node 3 and the receiving node 3 of the control signal, radio wave propagation loss in the wireless section is received at the receiving node 3. Can be sought.
- a signal for example, a control signal
- each of the receiving nodes 3 transmits the obtained radio wave propagation loss information included in the control signal, thereby transmitting the accumulated radio wave propagation loss information (in other words, cumulative) of the radio section in which the control signal has propagated. Value) can be transmitted between the nodes 3.
- each node 3 calculates a path metric based on a cumulative radio wave propagation loss for each upstream node candidate that is a transmission source of the control signal, and the path metric indicates, for example, the minimum among the upstream node candidates. Choose one node 3. As a result, a tree-structured path with a minimum radio wave propagation loss is constructed.
- the tree-structured route (hereinafter sometimes referred to as “tree route”) can be updated dynamically or adaptively by transmitting a control signal from CN3 as a starting point or irregularly.
- tree path control processing or control relating to construction and update of the tree path
- dynamic tree path control processing or control relating to construction and update of the tree path
- adaptive tree path control processing or control relating to construction and update of the tree path
- the downlink signal (for example, the data signal) is periodically intermittently from CN3 toward the downstream of the tree path (in other words, waiting for an intentional transmission waiting time). May be sent.
- Such periodic intermittent transmission may be referred to as “IPT” (Interminent Periodic Transmission).
- the transmission period (in other words, transmission interval or transmission frequency) of a downlink signal transmitted by CN 3 toward the downstream is changed according to the frequency reuse interval.
- the frequency reuse interval represents the length (distance) of a section in which occurrence of inter-node interference is suppressed on the same route and the same frequency can be reused repeatedly.
- the throughput observed in the leaf node can be made independent of the number of hops even if a single frequency is used in the tree topology. , It can be kept above a certain value.
- the SN 3 transmits an uplink signal upstream according to a transmission cycle linked to a transmission cycle according to the frequency reuse interval of the downlink, thereby improving the throughput observed in the CN 3. Can do.
- TDMA Time Division Multiple Access
- TDD Time Division Duplex
- the node 3 can be downsized and / or cost reduced.
- different frequencies may be assigned to the downlink and uplink of the wireless BH line.
- the frequency resource consumption in the BH network 9 is sufficient for two channels of the downlink and uplink.
- a part of the downlink and / or uplink of the BH line may include a wired line.
- the route metric of the wired section may be calculated by a predetermined value (for example, the minimum value) smaller than the propagation loss of the wireless section.
- the terminal device 7 communicates with the backbone network 5 via the BH line by connecting to any one of the plurality of SNs 3 forming the BH network 9 by a wireless access line when located in the service area of any SN 3. .
- the terminal device 7 may be connected to any of SN3 (in FIG. 1, as an example, SN # 14) by a wired line (wired IF).
- the terminal device 7 may be a mobile terminal such as a mobile phone, a smartphone, or a tablet terminal.
- wireless access lines examples include CDMA (Code Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), and SC-FDMA (Single Any one of Carrier Frequency Division Multiple Access) may be applied.
- OFDMA may be implemented by a wireless technology such as IEEE 802.11, IEEE 802.16, LTE (Long Term Evolution), LTE-Advanced, or the like.
- MIMO Multiple Input Multiple Output
- an antenna array having a plurality of antenna elements may be applied to all or part of the downlink and / or uplink in the wireless BH line and / or wireless access line.
- beam forming using an antenna array may be performed in the downlink and / or uplink in any one or more sections between CN3 and SN3, between SN3 and SN3, and between SN3 and terminal device 7. Good.
- transmission of a signal is interchanged with other terms such as “relay”, “forwarding”, “propagation”, “transmission”, “routing”, or “forwarding” of the signal. May be.
- the “relay” of the signal may be read as “bridge” of the signal.
- transmission of a signal may include the meaning of “flooding”, “broadcast”, “multicast”, or “unicast” of the signal.
- connection of a line may be taken to mean a state where a wired and / or wireless communication link is “established” or “linked up”.
- circuit may be interchanged with the terms “circuit”, “device”, “unit”, or “module”.
- interface may be interchanged with the terms “adapter”, “board”, “card”, or “module”, “chip”.
- terminal equipment refers to mobile station, mobile terminal, subscriber station, mobile unit, subscriber unit, wireless unit, remote unit, mobile device, wireless device, wireless communication device, remote device, mobile subscriber station, access
- terminal, mobile terminal, wireless terminal, remote terminal, handset, user agent, mobile client, or client may be used interchangeably.
- the node 3 and / or the terminal device 7 may be an IoT (Internet of Things) device.
- IoT Internet of Things
- various “things” can be equipped with a wireless communication function.
- Various “things” equipped with a wireless communication function can communicate by connecting to the backbone network 5 via a wireless access line and / or a wireless BH line.
- the IoT device may include a sensor device or meter (measuring instrument) having a wireless communication function.
- a device having a sensing function and / or a monitoring function such as a monitoring camera and / or a fire alarm equipped with a sensor device and / or meter may correspond to the node 3 and / or the terminal device 7. Therefore, the BH network 9 may correspond to, for example, a sensor network and / or a monitoring network.
- MTC Machine Type Communication
- the IoT device may be referred to as an “MTC device”.
- FIG. 2 shows an example of a connection form between the nodes 3 together with a protocol stack of each node 3.
- FIG. 2 shows CN3 connected to the backbone network 5 via a wired line, and two SN3s connected to CN3 via a multi-hop connection via a wireless BH line.
- the terminal device 7 can be connected to the SN # 5 through a wireless access line.
- each of the nodes 3 includes, for example, a physical (PHY) layer (layer 1: L1), a MAC layer (layer 2: L2), a relay layer, and an upper layer higher than the layer 3 (L3).
- a protocol stack composed of The upper layer may include, for example, a TCP / IP layer and / or an application layer.
- TCP / IP is an abbreviation for “Transmission Control Protocol / Internet Protocol”.
- the processing of the relay layer may include the processing related to “adaptive tree path control” and / or the processing (or control) related to “IPT”.
- the relay layer process may be implemented by one or more selected from software, middleware, firmware, and hardware.
- the physical layer of the node 3 provides, for example, one wired connection (wired port) and two wireless connections (wireless ports).
- wired port For convenience, in FIG. PHY "port. One of the two wireless ports is for a BH line, and the other of the two wireless ports is for an access line. “Port” may be read as “interface (IF)”.
- the MAC layer is divided into three parts so that the correspondence with the three PHY ports of the physical layer can be easily understood visually.
- the MAC layer processing may be common to each PHY port.
- the downlink signal received from the backbone network 5 at CN # 0 is transmitted to the CN # 0 wired port (L1), MAC layer (L2), and relay layer (L2). .5) is transmitted from the radio port for the BH line to the downstream BH line.
- the downlink signal transmitted by CN # 0 to the BH line is received by the wireless port for the BH line in SN # 1, which is the next hop, and is transmitted to the BH line via the MAC layer and the relay layer of SN # 1. It is transmitted from the wireless port to the downstream BH line.
- the downlink signal transmitted by SN # 1 to the downstream BH line is received by the wireless port for the BH line in SN # 5, which is the next hop, and is wireless for the access line via the MAC layer of SN # 5. It is transmitted from the port to the terminal device 7.
- the downlink signal transmitted from the BH line to the access line may not pass through the relay layer.
- the uplink signal is transmitted to the backbone network 5 from the terminal device 7 via SN # 5, SN # 1, and CN # 0 along the path opposite to the path of the downlink signal described above.
- the node 3 includes, for example, a processor 31, a memory 32, a storage 33, an input / output (I / O) device 34, wireless IFs 35 and 36, a wired IF 37, a wired IF 39, and a bus 38. Good.
- the hardware may be increased or decreased as appropriate.
- addition or deletion of an arbitrary hardware block, division, integration in an arbitrary combination, addition or deletion of the bus 38, and the like may be performed as appropriate.
- the wireless IF 35, the wireless IF 36, and the wired IF 37 (or the wired IF 39) may be regarded as corresponding to the two wireless ports (PHY ports) and one wired port illustrated in the protocol stack of FIG. .
- the processor 31, the memory 32, the storage 33, the input / output device 34, the wireless IFs 35 and 36, and the wired IFs 37 and 39 are connected to the bus 38 and can communicate with each other, for example.
- the number of buses 38 may be one or plural.
- a plurality of processors 31 may be provided in the node 3. Further, the processing in the node 3 may be executed by one processor 31 or may be executed by a plurality of processors 31. In one or a plurality of processors 31, a plurality of processes may be executed simultaneously, in parallel, or sequentially, or may be executed by other methods.
- the processor 31 may be a single core processor or a multi-core processor.
- the processor 31 may be implemented using one or more chips.
- the one or more functions of the node 3 are realized by, for example, reading predetermined software into hardware such as the processor 31 and the memory 32.
- software may be interchanged with other terms such as “program”, “application”, “engine”, or “software module”.
- the processor 31 reads and executes a program by controlling one or both of reading and writing of data stored in one or both of the memory 32 and the storage 33.
- the program may be provided to the node 3 by communication via an electric communication line using at least one of the wireless IF 35, the wireless IF 36, and the wired IF 37, for example.
- the program may be a program that causes a computer to execute all or part of the processing in the node 3.
- One or more functions of the node 3 are realized according to the execution of the program code included in the program. All or a part of the program code may be stored in the memory 32 or the storage 33, or may be described as a part of the operating system (OS).
- OS operating system
- the program may include a program code that implements a functional block described later with reference to FIGS. 4 and 5, and may include a program code that executes any one or more of the flowcharts described later with reference to FIGS. Good.
- a program including such a program code may be referred to as a “wireless routing control program” for convenience.
- the processor 31 is an example of a processing unit, and controls the entire computer by operating an OS, for example.
- the processor 31 may be configured using a central processing unit (CPU) including a peripheral device interface, a control device, an arithmetic device, a register, and the like.
- CPU central processing unit
- the processor 31 reads out one or both of a program and data from the storage 33 to the memory 32 and executes various processes.
- the memory 32 is an example of a computer-readable recording medium, and may be configured using at least one of ROM, EPROM, EEPROM, RAM, SSD, and the like, for example.
- ROM is an abbreviation for “Read Only Memory”
- EPROM is an abbreviation for “Erasable Programmable ROM”.
- EEPROM is an abbreviation of “Electrically Erasable Programmable ROM”
- RAM is an abbreviation of “Random Access Memory”
- SSD is an abbreviation of “Solid State Drive”.
- the memory 32 may be called a register, a cache, a main memory, a work memory, or a main storage device.
- the storage 33 is an example of a computer-readable recording medium, such as an optical disc such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disk drive (HDD), a flexible disc, a magneto-optical disc (for example, a compact disc, a digital versatile disc, (Blu-ray (registered trademark) disk), smart card, flash memory (for example, card, stick, key drive), flexible disk, magnetic strip, and the like.
- the storage 33 may be called an auxiliary storage device.
- the above-described recording medium may be, for example, a database including one or both of the memory 32 and the storage 33, a server, and other suitable media.
- the input / output (I / O) device 34 is an example of an input device that receives a signal input from the outside of the node 3 and an output device that outputs a signal from the node 3 to the outside.
- Input devices may illustratively include one or more of a keyboard, mouse, microphone, switch, button, and sensor.
- the output device may illustratively include one or more of a light emitting device such as a display, a speaker, and an LED (Light Emitting Diode).
- the button may include, for example, a power button and / or a reset button.
- the power button is operated for starting and shutting down the node 3, for example.
- the reset (or reroute) button is operated, for example, to indicate an intentional reset and / or rebuild (or reroute) of the tree path.
- the input / output device 34 may be configured separately for input and output. Further, the input / output device 34 may have a configuration in which input and output are integrated, such as a touch panel display.
- the wireless IF 35 exemplarily transmits and receives a wireless signal on the access line with the terminal device 7.
- the wireless IF 35 may include, for example, one or more antennas 350, a baseband (BB) signal processing circuit, a MAC processing circuit, an up converter, a down converter, and an amplifier (not shown).
- BB baseband
- MAC media access control
- the BB signal processing circuit of the wireless IF 35 illustratively includes an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating a transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding a reception signal. It's okay.
- the wireless IF 36 performs transmission / reception of a wireless signal on a BH line with another SN 3 exemplarily.
- the wireless IF 36 may include one or more antennas 360, a BB signal processing circuit, a MAC processing circuit, an up converter, a down converter, and an amplifier that are not shown.
- the BB signal processing circuit of the wireless IF 36 includes, for example, an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating a transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding a reception signal. It's okay.
- the antenna 350 of the wireless IF 35 and the antenna 360 of the wireless IF 36 may be referred to as “access line antenna 350” and “BH line antenna 360”, respectively.
- One or both of the access line antenna 350 and the BH line antenna 360 may be an omnidirectional omni antenna or an antenna array in which directivity can be controlled. Beam forming may be performed by an antenna array having a plurality of directional antennas.
- the plurality of directional antennas may be arranged in different directions, for example. For example, six directional antennas may be arranged so as to be shifted by 60 degrees.
- the communication quality for example, gain or power
- a wireless connection with another node 3 may be established using the antenna shown, and the use of the antenna may be continued in the communication of the tree path after the wireless connection is established.
- the antenna used for establishing the wireless connection may be different from the antenna used for communicating the tree path after establishing the wireless connection.
- the wired IF 37 exemplarily transmits / receives a wired signal to / from the backbone network 5 and / or the upstream node 3.
- the wired IF 39 exemplarily transmits and receives a signal with a wire between the terminal device 7 and / or the downstream node 3.
- a network interface conforming to the Ethernet (registered trademark) standard may be used for the wired IFs 37 and 39.
- the wired IF 37 may be provided at least in the CN 3 and may not be provided in the SN 3 (in other words, the SN 3 may be optional). However, when a part of the BH line is wired, the wired IFs 37 and 39 may be used for the wired connection.
- the node 3 may be configured to include hardware such as a microprocessor, a DSP, an ASIC, a PLD, and an FPGA.
- the processor 31 may be implemented including at least one of these hardware.
- DSP Digital Signal Processor
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- PLD is an abbreviation for “Programmable Logic Device”
- FPGA is an abbreviation for “Field Programmable Gate Array”.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the node 3 according to the embodiment
- FIG. 5 is a block diagram illustrating a functional configuration example of the control unit illustrated in FIG. 4.
- the node 3 when focusing on the functional configuration, has a wireless communication unit 301 for a wireless access line, a wireless communication unit 302 for a wireless BH line, a wired communication unit 303, a control unit 304, and The storage unit 305 may be provided.
- the wireless communication unit 301 for the wireless access line is a functional block including the wireless IF 35 and the access line antenna 350 illustrated in FIG.
- the wireless communication unit 302 for the wireless BH line is a functional block including the wireless IF 36 and the BH line antenna 360 illustrated in FIG.
- the wired communication unit 303 is a functional block including the wired IFs 37 and 39 illustrated in FIG.
- the storage unit 305 is a functional block including one or both of the memory 32 and the storage 33 illustrated in FIG.
- the wireless communication unit 301 includes, for example, a transmission unit that transmits a control signal and / or a data signal addressed to the terminal device 7, and a reception unit that receives a control signal and / or a data signal transmitted by the terminal device 7. Good.
- the wireless communication unit 302 may include, for example, a transmission unit that transmits a control signal and / or a data signal to another node 3, and a reception unit that receives a control signal and / or a data signal from the other node 3. .
- the wired communication unit 303 may include, for example, a transmission unit that transmits control signals and / or data signals to the backbone network 5 and a reception unit that receives control signals and / or data signals from the backbone network 5.
- the control unit 304 comprehensively controls the operation of the node 3.
- the control unit 304 gives a control signal to any one or more of the wireless communication unit 301, the wireless communication unit 302, and the wired communication unit 303, so that the wireless access line, the wireless BH line, and the wired line Control communication via any one or more.
- the control unit 304 is implemented by, for example, the processor 31 illustrated in FIG. 3 reading a program stored in the storage unit 305 and executing the read program.
- the storage unit 305 stores, for example, the above-described node identification information and a route metric described later. As will be described later, when the transmission power value of the transmission source node 3 is not included in the path construction packet, the transmission power value of the transmission source node 3 may be stored in the storage unit 305.
- control unit 304 may include a scan processing unit 341, a node management unit 342, a tree path control unit 343, and a mode setting unit 344, for example.
- the scan processing unit 341 scans and discovers the presence of another node 3 located around (near) the node 3 in response to the activation of the node 3, for example.
- the scan may be a passive scan or an active scan. Taking the passive scan as an example, the scan processing unit 341 generates a beacon signal and transmits it to the surrounding area through the wireless communication unit 302.
- the node 3 existing at a position where the beacon signal can be received is referred to as a “neighboring node 3” or a “neighboring node 3”.
- the beacon signal includes information that explicitly or implicitly indicates an SSID (Service Set Identifier) or BSSID (Basic SSID), a beacon signal transmission period, and a usable channel (frequency). It's okay.
- SSID Service Set Identifier
- BSSID Basic SSID
- a beacon signal transmission period a beacon signal transmission period
- a usable channel frequency
- BSS Basic Service Set
- a probe request signal may be generated in the scan processing unit 341 and transmitted to the surrounding area through the wireless communication unit 302.
- the probe request signal is used, for example, to prompt the peripheral node 3 to transmit a beacon signal.
- An active scan may be performed when a beacon signal is not received within a certain time in a passive scan.
- the node management unit 342 stores, for example, information on the peripheral node 3 (for example, node identification information and BSS related information) in the storage unit 305.
- the tree path control unit 343 controls the construction and update of the tree path by transmitting and / or receiving a path control packet to the peripheral node 3.
- the mode setting unit 344 displays information indicating whether to operate in the “mobile mode” (may be referred to as “mode setting information” for convenience) as a tree path. Set for the control unit 343.
- the “mobile mode” may also be referred to as “Vehicular Mode”, and may be abbreviated as “V mode” hereinafter.
- “Non-V mode” may be read as “static mode” or “fixed mode”.
- SN3 not set to “V mode” includes not only SN3 in which mode setting information indicating “non-V mode” is explicitly set, but also SN3 that is implicitly set to “non-V mode”. Also good. For example, an SN3 in which mode setting information indicating “V mode” is not set may be treated as an SN3 that is implicitly set to “non-V mode”.
- V mode is a special mode in SN3 and “non-V mode” is the default (or normal) mode
- mode setting information indicating “V mode” is not set SN3 is “normal mode”. It may be recognized that it is set to ".”
- the mode setting information may be given to the node 3 through any one or more of the input / output device 34, the wireless IF 35, and the wireless IF 36, for example.
- the mode setting information given to the node 3 is stored in the storage unit 305, for example.
- the mode setting information is stored in the storage unit 305, it may be considered that the mode setting has been made for the tree path control unit 343 that refers to the mode setting information.
- the mode setting information may be stored in the storage unit 305 in advance as static information.
- static mode setting information is stored in the storage unit 305, in other words, in the case of a node 3 that does not require mode change, the mode setting unit 344 of the node 3 has its function disabled (or disabled). The node 3 may not be provided.
- CN3 mode setting unit 344 may have its function disabled (or disabled), or provided in CN3. It does not have to be.
- the mode setting unit 344 of the SN3 may be disabled (or disabled), The SN3 may not be provided.
- rewritable mode setting information may be stored in the storage unit 305.
- the SN 3 set to “V mode” may be a part of the plurality of SNs 3 constituting the BH network 9.
- SN3 set to “V mode” and SN3 of “normal mode” may be mixed.
- VSN3 set to “V mode”
- SN3 not set to “V mode” may be expressed as “non-VSN3” or “normal SN3”.
- the VSN 3 performs tree path control so that it does not correspond to an “internal node” in the tree path, and in other words, corresponds to a “leaf node” having no child nodes.
- the tree path control unit 343 of the VSN 3 receives the control signal transmitted by the CN 3 via the upstream node 3 or not, it terminates the received control signal, and further transmission of the control signal ( Not intentionally)
- VSN3 may become a child node of CN3 or other SN3 in the tree path control based on the path metric, but does not become a parent node of other SN3. In other words, the VSN 3 does not become an internal node (in other words, a relay node or an intermediate node) of the tree path.
- the tree path is constructed or updated so that the VSN 3 is removed from the internal node and corresponds to the leaf node.
- VSN3 becomes a leaf node of the tree path, relay processing like an internal node can be eliminated. Therefore, it contributes to lower power consumption of VSN3.
- the terminal device 7 since the terminal device 7 may be applied to the VSN 3 as described later, the power consumption of the terminal device 7 can be reduced. Therefore, the battery consumption of the terminal device 7 with limited capacity can be reduced.
- the VSN 3 (including the terminal device 7 operating as the VSN 3. The same applies hereinafter), for example, receives a beacon signal transmitted from any of the SNs 3 constituting the tree path, thereby entering the tree path. Can participate (join).
- the VSN 3 After joining the tree path, the VSN 3 determines (selects) a parent node based on the path metric so as to become an entity of a more appropriate path by receiving one or more control signals transmitted by the CN 3. Update.
- the VSN 3 does not transmit the received control signal (control signal used for selecting the parent node), but transmits a control signal including information indicating that the VSN 3 is not a parent node selection candidate (broadcast). )
- the SN 3 that has received the control signal including the information does not select the VSN 3 as a parent node.
- the tree path is constructed or updated so that the VSN 3 corresponds to the leaf node.
- the tree route control unit 343 may include, for example, a route control packet generation unit 3431, a route metric calculation unit 3432, and a tree route update unit 3433.
- the route control packet generator 3431 generates a route control packet.
- the route control packet is an example of a control signal generated in the CN 3 and propagated to each node 3 in the BH network 9. For example, CN 3 floods the control signal to peripheral node 3.
- SN3 When SN3 (except VSN3) receives the control signal, SN3 floods the control signal to the peripheral node 3.
- the control signal transmitted from the CN 3 is propagated or transmitted in the BH network 9 sequentially or in a chain.
- SN3 other than VSN3 may add information to be transmitted to other peripheral nodes 3 to the control signal.
- information added to the control signal is a route metric calculated by the route metric calculation unit 3432.
- the route control packet may include a route construction packet and a reset packet.
- These packet types may be identified by, for example, the type value of the packet header.
- the route construction packet is, for example, a packet transmitted when constructing or updating a tree route.
- the route construction packet may include cumulatively the route metrics calculated in each of the nodes 3 through which the route construction packet has passed.
- the node 3 may transmit the path metric including the path metric from the core node to the node immediately before the self node.
- the SN 3 that has received the route construction packet determines the node 3 to be the parent node among the plurality of peripheral nodes 3 based on the cumulative route metric.
- the reset packet is, for example, a packet transmitted when CN3 requests SN3 to clear the tree path.
- the SN 3 that has received the reset packet clears the information of the peripheral node 3 registered in the tree path.
- the route metric calculation unit 3432 calculates, for example, a propagation quality index in the wireless section with the peripheral node 3 that is the transmission source of the received route construction packet, and the route metric included in the received route construction packet includes A new path metric is obtained by adding the calculation result.
- RSSI Receiveived Signal Signal Strength Indicator
- Rn n is an integer of 1 or more
- RSSI sequential average series
- An [dB] is expressed by the following equation (1).
- equation (1) is merely an example, and the RSSI sequential average may be obtained using another equation.
- the sequential average An represented by the equation (1) converges to the average value of the stochastic process as the value of “n” increases. If “n” represents, for example, the number of transmissions (or the number of receptions) of the route construction packet after the transmission (or reception) of the reset packet, the RSSI sequential average between the nodes 3 according to the increase in the number n. An converges to a constant value. Therefore, the tree path constructed by transmitting the path construction packet converges asymptotically to a stable path.
- the path metric calculation unit 3432 uses, for example, the RSSI sequential average An calculated by the equation (1), for example, radio wave propagation loss (path loss) [dB in the wireless section between the path construction packet and the transmission source node 3] [dB ] May be calculated by the following equation (2).
- TXPower represents the transmission power of the source node 3 of the path construction packet.
- the transmission power value of the transmission source node 3 may be stored in advance in, for example, the storage unit 305 as a known value in each node 3, or may be included in the path construction packet in the transmission source node 3.
- the route metric calculation unit 3432 obtains a new route metric by adding the path loss calculated by Expression (2) to the cumulative route metric included in the received route construction packet.
- the route metric represents the sum of the path loss in the wireless section between CN3 and one or more SN3.
- the route metric calculated every time the route construction packet is received is stored in the storage unit 305, for example.
- the path metric stored in the storage unit 305 may be initialized to a maximum value, for example, by receiving a reset packet.
- the tree route update unit 3433 selects (updates) the upstream node corresponding to the new route metric as the parent node.
- the tree path update unit 3433 can construct or update the tree path by determining any one of the plurality of peripheral nodes 3 as a parent node, for example.
- the tree path update unit 3433 transmits the source node (parent node candidate) of each control signal received from the upstream direction based on the path metric of the path propagated by each of a plurality of path construction packets received from different paths. Is determined as a parent node. Therefore, the tree path update unit 3433 is an example of a determination unit that determines a parent node.
- the determination (update) of the parent node is performed according to the change of the route metric calculated every time the route construction packet is received. Therefore, the update frequency of the tree path can be changed by changing the number of transmissions per unit time of the path construction packet by CN3.
- the follow-up performance of the BH network 9 with respect to the change in the radio wave propagation environment can be improved by increasing the number of times the route construction packet is transmitted per unit time by the CN 3.
- the change in the radio wave propagation environment of the BH network 9 includes a change in the radio wave propagation environment in the wireless section between the VSN 3 and its parent node SN 3 (or CN 3) due to the movement of the VSN 3. Therefore, the ability to improve the follow-up performance with respect to changes in the radio wave propagation environment as described above contributes to the improvement in follow-up performance with respect to movement of the VSN 3.
- the child node that is the downstream node 3 can be grasped by, for example, an acknowledgment (ACK) signal received from the downstream node 3 after the downstream path is established.
- ACK acknowledgment
- the downstream node 3 transmits (unicasts) the ACK signal to the parent node 3 that is the transmission source of the route construction packet.
- the ACK signal to be unicast may include, for example, information on a radio link in a link-up state that is stored and managed in the downstream node 3 that is the transmission source of the ACK signal.
- the parent node 3 can determine the peripheral node 3 to be registered as a child node by receiving the ACK signal from the downstream node 3.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of a tree path constructed by tree path control by each of the nodes 3 (for example, eight nodes # 0 to # 7) constituting the BH network 9.
- FIG. 7 is a diagram illustrating an example of tree path control in a case where one of SN # 1 to SN # 7 (for example, SN # 4) configuring the tree path illustrated in FIG. 6 is set as a VSN.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of tree path control when VSN # 4 moves in FIG.
- VSN # 4 is located in the service area of SN # 1 and SN # 5. In this case, VSN # 4 receives the route construction packet flooded by each of SN # 1 and SN # 5.
- VSN # 4 In response to the reception of the route construction packet, VSN # 4, for example, sends the first route from CN # 0 to SN # 1 to VSN # 4, and from CN # 0 to SN # 5 to VSN # 4. Each route metric of the second route leading to 4 is calculated.
- the VSN # 4 is an upstream node corresponding to a route having a smaller route metric than the other of the calculated route metrics and the old route metric of the first route stored (managed) before the calculation. Is selected as the parent node, and the information of the parent node stored (managed) is updated. “Parent node information” may be abbreviated as “parent node information” below.
- VSN # 4 selects SN # 1 that is the upstream node of the first route as the parent node. This case is an example of a case where the parent node of VSN # 4 is not changed even when a new route construction packet is received. Depending on the calculated new path metric, a change may occur in the parent node of VSN # 4.
- VSN # 4 calculates the route metric in response to the reception of the route construction packet as described above, but since it is set to “V mode”, the received route construction packet is terminated and a new route metric is obtained. Is not flooded with the path construction packet.
- the new path metric is not transmitted to SN # 6 which is a child node of VSN # 4.
- SN # 6 calculates a new route metric based on the route metric included in the route construction packet received from SN # 5.
- SN # 6 makes SN # 5 a new parent node.
- the parent node information to be managed is changed (updated) from SN # 4 to SN # 6.
- the VSN3 when any one or more of SN3 is set as VSN3, in other words, the VSN3 does not correspond to an internal node. In other words, it corresponds to a leaf node having no child nodes. Thus, the tree path is updated autonomously.
- VSN # 4 is out of the service area of SN # 1 and SN # 5 and SN. Assume a case of moving to service area # 6.
- VSN # 4 can receive the path construction packet from SN # 6 without receiving the path construction packet from SN # 1 and SN # 5. Therefore, in FIG. 8A, VSN # 4 receives from SN # 6 the path construction packet that has reached SN # 6 from CN # 0 via SN # 1 and SN # 5.
- VSN # 4 calculates a new route metric in response to reception of the route construction packet from SN # 6, and selects the parent node 3 based on the new route metric. For example, as shown in FIG. 8B, VSN # 4 selects SN # 6 as a new parent node, and updates the parent node information managed so far from SN # 4 to SN # 6. .
- the tree path is autonomously updated following the movement of the VSN 3 by calculating the path metric based on the path construction packet. Is done.
- the VSN 3 can also be regarded as corresponding to the terminal device 7.
- the terminal device 7 can be used for the SN 3 that is the infrastructure of the BH network 9.
- the terminal device 7 may operate as a VSN 3 having any one of SNs 3 constituting the BH network 9 as a parent node.
- the “terminal device” operating as “VSN” is referred to as “terminal device (VSN)” for convenience.
- the movement of VSN # 4 shown in FIG. 8 can be regarded as the movement of terminal apparatus (VSN) # 4 as illustrated in FIG.
- the terminal device (VSN) # 4 in FIG. HO can be performed from # 1 to target SN # 6. Since the same frequency may be assigned to the BH line in the BH network 9, the terminal device (VSN) # 4 can perform soft HO from the source SN # 1 to the target SN # 6.
- the terminal device (VSN) # 4 may be connected to the parent node SN # 1 or SN # 6 through a wireless BH line, the terminal device (VSN) # 4 is connected to the wireless access line.
- the frequency may not be assigned individually. For example, the same frequency is allowed to be assigned to the radio access line and the radio BH line.
- the wireless IFs 35 and 36 illustrated in FIG. 3 are shared without distinguishing between the access line and the BH line. Is acceptable. Alternatively, it is allowed to reduce one of the wireless IFs 35 and 36 (wireless communication units 301 and 302). Therefore, the terminal device (VSN) 3 contributes to downsizing, cost reduction, and / or power consumption reduction.
- the system configuration illustrated in FIG. 9 is a configuration in which the terminal device (VSN) 3 operates as part of the infrastructure of the BH line, thereby eliminating the boundary between the infrastructure of the BH line and the terminal device. I can say. Further, it can be said that the system form illustrated in FIG. 9 is a form in which a wireless access line and a wireless BH line are merged.
- the terminal device can be used for the infrastructure of the BH line as described above. As promising.
- SN3 may include one or both of VSN3 and terminal device (VSN) 3.
- FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation example of the CN 3 including tree path control according to an embodiment.
- the flowchart of FIG. 10 may be understood as being executed by the control unit 304 (for example, cooperation between the node management unit 342 and the tree path control unit 343) of the CN3.
- the CN 3 monitors, for example, whether or not a specific event is detected (S11; NO).
- the “specific event” may include, for example, that the CN 3 has been activated, that the reset button has been operated, and that a specific timing has arrived.
- An example of “specific timing” is, for example, transmission timing set to transmit a route control packet regularly or irregularly.
- the transmission cycle when the path control packet is periodically transmitted may be constant, and the tree path constructed in the present embodiment is asymptotically stable, so that it depends on the number of times the flowchart of FIG. 10 is executed. It may be changed. Further, for example, the predetermined time may be set to “specific timing” so that the tree path is updated according to a time zone such as a weekend or a nighttime and daytime in a day.
- the CN 3 When a specific event is detected (S11; YES), the CN 3 generates a route control packet and transmits (floods) the route control packet through, for example, the wireless communication unit 302 (S12).
- the route construction packet is transmitted to the peripheral SN3.
- the reset packet is transmitted to the peripheral SN3.
- the CN 3 monitors whether the route control packet is received through the wireless communication unit 302 from any one or more of the peripheral nodes 3, for example (S13). Monitoring whether or not a routing packet is received may be read as waiting for receiving a routing packet.
- the CN 3 manages the child nodes by the node management unit 342, for example (S14).
- CN 3 when a new route control packet is received from the peripheral node 3 of CN 3, CN 3 stores the node identification information of the transmission source node of the received route control packet in the storage unit 305 as child node information and registers it. To do.
- the CN 3 When the received route control packet is a packet having the node identification information registered in the storage unit 305 as a transmission source, the CN 3 receives the packet via the SN 3 different from the registered transmission source. It is confirmed whether or not.
- each SN 3 includes a path metric in a route control packet as will be described later, by including the respective node identification information together, the CN 3 can identify the difference in the route through which the received route control packet has passed. .
- the CN 3 may delete the registered child node information in the storage unit 305.
- the CN 3 maintains information on the registered child node in the storage unit 305.
- the CN 3 monitors whether or not a certain time (for example, the transmission interval of the route control packet) has elapsed (timeout) (S15). If no route control packet is received in step S14 (NO), CN3 skips step S14 and proceeds to step S15.
- a certain time for example, the transmission interval of the route control packet
- the CN 3 monitors, for example, whether or not a certain time (for example, the time given to the tree path control) has elapsed (time-out) (S16).
- control unit 304 of the CN3 moves the process to S11.
- CN3 repeats transmission of a routing packet and management of a child node at a given tree route control time, so that a child node of CN3 in a tree route having CN3 as a vertex
- the SN3 managed as follows is updated adaptively.
- SN3 (Operation example of SN) Next, an operation example of SN3 will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 11 may be understood as being executed by the control unit 304 of SN3 (for example, cooperation between the node management unit 342 and the tree path control unit 343). Note that SN3 may include one or both of VSN3 and terminal device (VSN) 3.
- SN3 monitors, for example, whether the wireless communication unit 302 receives a route control packet (S21; NO).
- SN3 When reception of a route control packet is detected (S21; YES), SN3 confirms the type of the route control packet. For example, SN3 confirms whether the received route control packet is a reset packet or a route construction packet (S22 and S24).
- the initialization process may include the following process, for example. -Deletion of peripheral node information registered in the storage unit 305-Initialization of route metrics in the storage unit 305 to an initial value (for example, maximum value)
- the control unit 304 transmits (floods) the received reset packet to the neighboring SN 3 (S23a).
- the reset packet may include an identifier (ID).
- Each of the nodes 3 may store an ID included in the received reset packet.
- SN3 confirms whether or not the route control packet is a route construction packet (S24).
- SN3 calculates a propagation quality index (for example, radio wave propagation loss) of the wireless section that has received the route construction packet (S25).
- a propagation quality index for example, radio wave propagation loss
- the control unit 304 calculates a path metric (S26). For example, SN3 calculates the accumulated radio wave propagation loss as a new path metric by adding the calculated radio wave propagation loss and the propagation quality index included in the received path construction packet.
- SN3 compares the new route metric with the old route metric stored before the new route metric is calculated, and determines whether or not the route metric needs to be updated (S27).
- the SN 3 determines to update the old route metric to the new route metric (S27; YES). In response to the determination, the SN 3 selects and updates the upstream node 3 corresponding to the new path metric in the peripheral node information as the parent node (S28).
- SN3 After updating the parent node, SN3 confirms whether or not “V mode” is set (S29). When the “V mode” is not set (S29; NO), the SN3 transmits, for example, a route construction packet including the new route metric to the neighboring SN3 (S30).
- V mode is set (S29; YES)
- VSN the SN 3 skips the processing S30 (in other words, terminates), and the route construction packet including the new route metric is displayed. Do not send.
- control unit 304 monitors whether or not a certain time (for example, a time given to the tree path control) has elapsed (time-out) (S31).
- the SN 3 shifts the processing to a route control packet reception monitoring process (S21).
- SN3 may end the tree path control.
- SN3 may move the process to a route control packet reception monitoring process (S21).
- SN3 moves the process to the reception monitoring process (S21) of the route control packet. You can.
- the SN 3 adaptively updates the parent node selected (or managed) in the tree path based on the path metric every time the path construction packet is received. Therefore, a more appropriate tree path is constructed and updated following the change of the radio wave propagation environment in the radio section (in other words, the radio BH line) constituting the BH network 9.
- VSN 3 when the VSN 3 receives the route construction packet, it terminates the route construction packet and does not transmit any further route construction packet, so it is removed from the relay node of the tree route. Therefore, unlike SN3 in the normal mode, VSN3 does not need to perform relay processing of packets (both route control packets and data packets may be included). Therefore, the power consumption of the VSN 3 can be reduced.
- the terminal device 7 monitors, for example, whether or not a beacon signal is received upon activation (S41; NO). Monitoring reception of a beacon signal may be read as waiting for reception of a beacon signal.
- the terminal device 7 stores and manages the peripheral node information included in, for example, the storage unit 305, and the association procedure (association procedure) with the source SN3 of the received beacon signal Perform (S42).
- the terminal device 7 participates in the tree path to which the beacon signal transmission source SN3 belongs. Note that the terminal device 7 may wait for reception of a beacon signal in the process S41 by transmitting an active scan probe request signal to the peripheral node 3.
- the terminal device 7 After joining the tree path, the terminal device 7 operates according to the flowchart illustrated in FIG. 11 (S43). For example, as described in FIG. 11, the terminal device 7 adaptively updates the parent node selected (or managed) in the tree path based on the path metric every time the path construction packet is received, like the VSN 3.
- the process in which the terminal device 7 updates the parent node to be selected after joining the tree path is not limited to the reception of the path construction packet, but may be performed by the reception of a beacon signal.
- the beacon signal may be transmitted more frequently than the route construction packet. In this case, the opportunity (in other words, frequency) of selection and update of the parent node by the terminal device 7 can be increased.
- the route construction packet including the new route metric is not transmitted (is skipped). ).
- the setting of the “V mode” of the terminal device 7 may be performed, for example, by receiving a beacon signal from the peripheral node 3, or may be performed in the association procedure in the process S42.
- the terminal device 7 operating as the VSN 3 performs an association procedure with the SN 3 that has received the beacon signal among the plurality of SNs 3 constituting the BH network 9, a quick participation in the BH network 9 is possible. become.
- the terminal device 7 determines the parent node based on the route metric, terminates the received route construction packet, and does not further transmit the received route construction packet. Thereby, every time CN3 transmits a route construction packet, the terminal device 7 adaptively updates the tree route so that it does not correspond to a relay node.
- the terminal device 7 since the terminal device 7 does not perform packet relay processing, the power consumption of the terminal device 7 can be reduced. Therefore, the battery consumption of the terminal device 7 with limited capacity can be reduced.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
バックホールネットワーク(9)を構成する複数の無線ノード(#0~#7)のうちの第1無線ノード(#0)から、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を送信し、複数の第2無線ノード#1~#7のそれぞれは、異なる経路から受信された複数の制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに選択する。また、複数の第2無線ノード(#1~#7)のうちの固定の無線ノード(#1~#3及び#5~#7)は、受信した制御信号を他の第2無線ノードへ送信し、複数の第2無線ノード(#1~#7)のうちの移動可能な無線ノード(#4)は、受信した制御信号を終端する。
Description
本発明は、無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラムに関する。
既存のセルラー通信システムでは、ユーザ装置向けの無線アクセス回線を提供する基地局と、バックボーンネットワーク(コアネットワークと称されることもある)と、を有線のバックホール(BH)ネットワークによって接続する形態が多い。
一方で、新世代のモバイル通信を実現する1つの形態として、半径が数十メートルの無線通信エリアを提供する複数の無線ノード(例えば、基地局又はアクセスポイント)の間を、無線マルチホップによって接続するシステム又はネットワークが検討されている。
例えば、モバイル通信のインフラストラクチャの1つであるBHネットワークを無線マルチホップによって無線化することで、有線ケーブルの敷設を不要にでき、モバイル通信システムの導入に要する敷設コストを削減できる。
BHネットワークのインフラストラクチャは、基地局のような固定に敷設された無線ノードを用いて構成されることが多い。そのため、BHネットワークのインフラストラクチャに、移動可能な無線ノード(例えば、端末装置)が含まれる場合、経路制御が不適切になることがある。例えば、BHネットワークにおける経路制御によって端末装置が信号の中継処理を担う無線ノードに位置付けられた場合、中継処理に伴って端末装置の消費電力が増大する。
本発明の目的の1つは、バックホールネットワークのインフラストラクチャに移動可能な無線ノードが含まれる場合に、適切な経路制御を実現することにある。
一態様に係る無線経路制御方法は、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードから、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を送信し、前記複数の無線ノードのうち前記第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードのそれぞれは、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに選択し、前記複数の第2無線ノードのうちの固定の無線ノードは、受信した前記制御信号を他の第2無線ノードへ送信し、前記複数の第2無線ノードのうちの移動可能な無線ノードは、受信した前記制御信号を終端する。
また、一態様に係る無線通信システムは、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードであって、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を送信する第1無線ノードと、前記複数の無線ノードのうちの前記第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードであって、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに決定する複数の第2無線ノードと、を備え、前記複数の第2無線ノードのうちの固定の無線ノードは、受信した前記制御信号を他の第2無線ノードへ送信し、前記複数の第2無線ノードのうちの移動可能な無線ノードは、受信した前記制御信号を終端する。
また、一態様に係る無線ノードは、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードの1つであって、前記第2無線ノードが移動可能であるか否かを示す情報を記憶部に設定する設定部と、前記第1無線ノードが送信した、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を受信する受信部と、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに決定する決定部と、前記情報が移動可能であることを示さない場合に、受信した前記制御信号の送信を行い、前記情報が移動可能であることを示す場合に、受信した前記制御信号を終端する送信部と、を備える。
また、一態様に係る無線経路制御プログラムは、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードの1つが備えるプロセッサに、前記第2無線ノードが移動可能であるか否かを示す情報を記憶部に設定し、前記第1無線ノードが送信した、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を受信し、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに決定し、前記情報が移動可能であることを示さない場合に、受信した前記制御信号の送信を行い、前記情報が移動可能であることを示す場合に、受信した前記制御信号を終端する、処理を実行させる。
バックホールネットワークのインフラストラクチャに移動可能な無線ノードが含まれる場合に、適切な経路制御を実現できる。
以下、図面を適宜参照して、実施の形態について説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には、特に断らない限り、同一符号を付す。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施の形態を説明するためのものであり、唯一の実施の形態を示すためのものではない。例えば、実施の形態において動作の順序が示された場合、動作の順序は、全体的な動作として矛盾が生じない範囲で、適宜に変更されてもよい。
複数の実施形態及び/又は変形例を例示した場合、或る実施形態及び/又は変形例における一部の構成、機能及び/又は動作は、矛盾の生じない範囲で、他の実施形態及び/又は変形例に含まれてもよいし、他の実施形態及び/又は変形例の対応する構成、機能及び/又は動作に置き換えられてもよい。
また、実施の形態において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、説明が不必要に冗長になること、及び/又は、技術的な事項又は概念が曖昧になることを回避して当業者の理解を容易にするために、公知又は周知の技術的な事項の詳細説明を省略する場合がある。また、実質的に同一の構成、機能及び/又は動作についての重複説明を省略する場合がある。
添付図面および以下の説明は、実施の形態の理解を助けるために提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。また、以下の説明で使われる用語は、当業者の理解を助けるために他の用語に適宜に読み替えられてもよい。
<システム構成例>
図1は、一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す無線通信システム1は、例示的に、複数のノード3を備える。図1には、非限定的な一例として、ノード番号#0~#14を付して示す15台のノード3が例示されている。ノード3の数は、2以上かつ14未満でもよいし16以上でもよい。
図1は、一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す無線通信システム1は、例示的に、複数のノード3を備える。図1には、非限定的な一例として、ノード番号#0~#14を付して示す15台のノード3が例示されている。ノード3の数は、2以上かつ14未満でもよいし16以上でもよい。
個々のノード3は、無線通信が可能な無線機器の一例である。そのため、ノード3のそれぞれは、「無線ノード3」と称されてもよい。無線通信には、IEEE802.11b/g/a/n/ac/ad/ayといった無線LAN(Local Area Network)関連規格に準拠した(あるいは、ベースとした)通信プロトコルが適用されてよい。
個々のノード3は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線LAN関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード3が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード3が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。
ノード3のそれぞれは、他のノード3のサービスエリアに位置する場合に、当該他のノード3と無線通信することが可能である。複数のノード3は、例えば、バックボーンネットワーク5と端末装置7との間の通信を無線によって中継する無線バックホール(BH)ネットワーク9を形成する。「無線BHネットワーク」は、「無線」を省略して「BHネットワーク」と称されてもよい。
「BHネットワーク」は、「中継ネットワーク」と称されてもよい。BHネットワーク9のエンティティである個々のノード3は、「中継ノード」と称されてもよい。
バックボーンネットワーク5は、例示的に、インターネット等の大規模な通信ネットワークである。「バックボーンネットワーク」は、「コアネットワーク」、又は、「グローバルネットワーク」に読み替えられてもよい。
BHネットワーク9において無線信号が伝送される経路又は区間は、「無線BH通信路」、「無線BH伝送路」、「無線BH回線」、「無線BH接続」、又は、「無線BHチャネル」と相互に読み替えられてもよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよく、また、「BH」は「中継(Relay)」に読み替えられてもよい。
これに対し、例えば、端末装置7とBHネットワーク9との間において無線信号が伝送される区間は、「無線アクセス回線」、又は、「無線アクセスチャネル」と称されてよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよい。
なお、以下の説明において、「信号」という用語は、「フレーム」又は「パケット」といった、信号が時間的に区切られた単位の用語に読み替えられてもよい。
無線BH回線及び無線アクセス回線には、互いに異なる周波数(チャネル)が割り当てられてよい。非限定的な一例として、BH回線には、5GHz帯(例えば、5.15~5.85GHz)の周波数(チャネル)が割り当てられてよい。
アクセス回線には、2.4GHz帯(例えば、2.412~2.472GHz)の周波数(チャネル)が割り当てられてよい。BH回線に割り当てられる周波数とは異なる周波数であれば、アクセス回線に5GHz帯の周波数が割り当てられてもよい。
5GHz帯には、例えば、5.2GHz帯(W52:5150~5250MHz)、5.3GHz帯(W53:5250~5350MHz)、及び、5.6GHz帯(W56:5470~5725MHz)のうちの少なくとも1つが含まれてよい。
W52において利用可能なチャネル数は、36ch、40ch、44ch及び48chの4チャネルである。W53において利用可能なチャネル数は、52ch、56ch、60ch及び64chの4チャネルである。W56において利用可能なチャネル数は、100ch、104ch、108ch、112ch、116ch、120ch、124ch、128ch、132ch、136ch及び140chの11チャネルである。
したがって、例えば、アクセス回線に、W52、W53及びW56のうちの1つ又は2つの周波数帯を割り当てる場合、BH回線には、W52、W53及びW56のうち、アクセス回線に割り当てられない残りの1つ又は2つの周波数帯が割り当てられてよい。
複数のノード3のうちの一部のノード3は、バックボーンネットワーク5に有線接続されてよい。図1には、2つのノード#0及びノード#8が、バックボーンネットワーク5に有線接続された態様が例示されている。有線接続には、例えば、LANケーブル、又は光ファイバケーブルが適用されてよい。
バックボーンネットワーク5に有線接続されたノード#0及びノード#8は、「コアノード(CN)」と称されてよい。BHネットワーク9を形成する複数のノード3のうち、CN#0及び#8以外の個々のノード3は、「スレーブノード(SN)」と称されてよい。例えば図1において、ノード#1~#7及び#9~#14は、いずれもSNである。CN3は、「第1無線ノード」の一例であり、SN3のそれぞれは、「第2無線ノード」の一例である。
なお、図1において、個々のノード3に付した#0~#14は、個々のノード3の識別に用いられる情報(以下「ノード識別情報」と略称することがある)の一例である。ノード識別情報は、同じBHネットワーク9において個々のノード3を一意に識別可能な情報であればよく、例えば、ノード番号、機器の識別子、又は、アドレス情報等であってよい。アドレス情報の非限定的な一例は、MAC(Media Access Control)アドレスである。
BHネットワーク9は、1つのCN3(#0又は#8)をルート(根)ノードとした1つ以上のツリー構造(「ツリートポロジ」と称されてもよい)を有してよい。例えば図1に示すように、BHネットワーク9において、CN#0をルートノードとした第1のツリートポロジと、CN#8をルートノードとした第2のツリートポロジと、が構築されてよい。
別言すると、BHネットワーク9において、CN3毎に「ツリートポロジ」が構築されてよい。BHネットワーク9において構築される1つ以上の「ツリートポロジ」は、「ツリークラスタ」又は「ツリーサブクラスタ」等と称されてもよい。なお、BHネットワーク9において、CN3の数は、2つに限られず、1つでもよいし、3つ以上でもよい。
ツリートポロジにおいて、子ノードを有さないSN3は「葉(リーフ)ノード」と称されてよく、子ノードを有するSN3は「内部ノード」と称されてよい。例えば図1において、SN#2、#3、#6、#7、#10、#11、#13、及び、#14は、いずれも「リーフノード」に相当する。また、SN#1、#4、#5、#9、及び、#12は、いずれも「内部ノード」に相当する。
無線BH回線には、コアノード3からリーフノード3へ向かう方向の「下り回線」と、リーフノード3からコアノード3へ向かう方向の「上り回線」と、が含まれてよい。「下り回線」及び「上り回線」は、それぞれ、セルラー通信における呼称に倣って「ダウンリンク(DL)」及び「アップリンク(UL)」と称されてもよい。
「下り回線」における信号(下り信号)の流れは、「ダウンストリーム」と称されてよく、「上り回線」における信号(上り信号)の流れは、「アップストリーム」と称されてよい。「下り信号」及び「上り信号」のそれぞれには、制御信号及びデータ信号が含まれてよい。「制御信号」には、「データ信号」には該当しない信号が含まれてよい。
なお、「子ノード」は、「下り回線」に着目した場合の、或るノードの下流に接続されたノード(下流ノード)に相当すると捉えてもよい。下り回線に着目した場合の、或るノードの上流に接続されたノードは、「親ノード」又は「上流ノード」と称されてもよい。「上り回線」に着目した場合、「子ノード」(下流ノード)と「親ノード」(上流ノード)との関係は、逆転する。
また、「下り回線」に着目した場合、「コアノード」は、「始点ノード」又は「起点ノード」と称されてもよく、「リーフノード」は、「終点ノード」あるいは「エッジノード」と称されてもよい。「内部ノード」は、「中間ノード」又は「中継ノード」と称されてもよい。
BHネットワーク9におけるツリー構造の経路(ツリートポロジ)は、例えば、CN3から特定のSN3に至る経路のメトリック(以下「経路メトリック」と略称することがある)に基づいて構築されてよい。経路メトリックには、CN3から特定のSN3に至る無線区間の電波伝搬の品質又は性能を示す指標(以下「伝搬品質指標」と称する)が用いられてよい。
伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度(例えば、RSSI;Received Signal Strength Indicator)、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。「電波伝搬損失」は、「パスロス」に読み替えられてもよい。
伝搬品質指標には、以上の指標候補の中から選択された1つ又は2つ以上の組み合わせが用いられてよい。なお、本実施形態において、伝搬品質指標には、ホップ数といった経路の距離に関する指標は用いられなくてよい。
例えば、CN3を起点に信号(例えば、制御信号)を送信することで、制御信号の送信ノード3と受信ノード3との間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノード3において求めることができる。
そして、受信ノード3のそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報(別言すると、累積値)を、ノード3間で伝達できる。
個々のノード3は、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノード3を1つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。
ツリー構造の経路(以下「ツリー経路」と称することがある)は、CN3を起点に制御信号を定期又は不定期に送信することで、ダイナミックに、あるいは、アダプティブに更新することができる。
以下、このようなツリー経路の構築及び更新に関わる処理又は制御を、便宜的に、「ツリー経路制御」、あるいは「ダイナミックツリー経路制御」又は「アダプティブツリー経路制御」と称することがある。
また、本実施形態の無線BH回線において、下り信号(例えば、データ信号)は、CN3からツリー経路の下流へ向けて周期的間欠的に(別言すると、意図的な送信待機時間を待って)送信されてよい。このような周期的間欠的な送信を「IPT」(Interminent Periodic Transmittion)と称することがある。
IPTでは、前掲の特許文献1に記載されるように、CN3が下流へ向けて送信する下り信号の送信周期(別言すると、送信間隔又は送信頻度)を周波数リユース間隔に応じて変化させる。周波数リユース間隔とは、同じ経路においてノード間干渉の発生が抑制されて同じ周波数を繰り返し再利用できる区間の長さ(距離)を表す。
周波数リユース間隔に応じた送信周期をCN3に設定することで、例えば、複雑な輻輳制御を必要とせずに、無線BH回線におけるスループットの向上、別言すると、中継伝送効率の向上を図ることが可能となる。また、BHネットワーク9における周波数リソースの利用効率を向上できる。
例えば、ノード間干渉の発生が抑制される周波数リユース間隔をCN3に設定することにより、ツリートポロジにおいて単一の周波数を用いても、リーフノードにおいて観測されるスループットを、ホップ数に依存せずに、或る一定値以上に保つことができる。
上り回線については、例えば、SN3が、下り回線の周波数リユース間隔に応じた送信周期に連動した送信周期に従って上流へ向けて上り信号を送信することで、CN3において観測されるスループットの向上を図ることができる。
したがって、例えば、無線BH回線の下り回線と上り回線とに、同じ周波数(チャネル)を割り当ててTDMA又はTDDを実現することも容易である。なお、「TDMA」は、時分割多元アクセス(Time Division Multiple Access)の略称であり、「TDD」は、時分割複信(Time Division Duplex)の略称である。
そのため、無線BH回線の下り回線と上り回線とに、異なる周波数の無線IFを個別的に用いる必要がなく、共通の無線IFを用いることが許容される。共通の無線IFを用いることで、ノード3のコンパクト化及び/又は低コスト化を図ることができる。
ただし、無線BH回線の下り回線と上り回線とには、異なる周波数が割り当てられてもよい。無線BH回線の下り回線と上り回線とに異なる周波数を割り当てることで、例えばTDMA又はTDDを実現するIPT制御の簡易化を図ることができる。下り回線と上り回線とに異なる周波数を割り当てる場合であっても、BHネットワーク9における周波数リソースの消費は、下り回線と上り回線との2チャネル分で足りる。
なお、BH回線の下り回線及び/又は上り回線の一部には、有線回線が含まれてもよい。BH回線の下り回線及び/又は上り回線の一部に有線回線が含まれる場合、有線区間の経路メトリックは、無線区間の伝搬損失よりも小さい所定値(例えば、最小値)によって計算されてよい。
端末装置7は、いずれかのSN3のサービスエリアに位置する場合に、BHネットワーク9を形成する複数のSN3のいずれかに無線アクセス回線によって接続することで、BH回線経由でバックボーンネットワーク5と通信する。なお、端末装置7は、SN3の何れか(図1では、一例として、SN#14)に、有線回線(有線IF)によって接続されてもよい。非限定的な一例として、端末装置7は、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末等の移動可能な端末であってよい。
無線アクセス回線には、例示的に、CDMA(Code Division Multiple Access)、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、及び、SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)等のうちのいずれかが適用されてもよい。OFDMAは、例えば、IEEE802.11、IEEE802.16、LTE(Long Term Evolution)、LTE-Advanced等の無線技術によって具現されてよい。
無線BH回線及び/又は無線アクセス回線における下り回線及び/又は上り回線の全部又は一部には、複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイによるMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が適用されてもよい。
例えば、CN3-SN3間、SN3-SN3間、及び、SN3-端末装置7間のいずれか1つ以上の区間の下り回線及び/又は上り回線において、アンテナアレイを用いたビームフォーミングが行われてもよい。
なお、以下において、信号の「伝送」という用語は、信号の「中継」、「転送」、「伝搬」、「伝達」、「ルーティング」、又は、「フォワーディング」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。信号の「中継」は、信号の「ブリッジ」に読み替えられてもよい。
また、信号の「送信」という用語には、信号の「フラッディング」、「ブロードキャスト」、「マルチキャスト」、又は、「ユニキャスト」等の意味が含まれてよい。回線の「接続」という用語は、有線及び/又は無線の通信リンクが「確立」又は「リンクアップ」した状態を意味する、と捉えてもよい。
「装置」という用語は、「回路」、「デバイス」、「ユニット」、又は、「モジュール」といった用語に相互に読み替えられてもよい。「インタフェース(IF)」という用語は、「アダプタ」、「ボード」、「カード」、又は、「モジュール」、「チップ」といった用語に相互に読み替えられてもよい。
「端末装置」という用語は、移動局、移動端末、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、又は、クライアントといった用語に相互に読み替えられてもよい。
ノード3及び/又は端末装置7は、IoT(Internet of Things)機器であってもよい。IoTによって、様々な「物」に無線通信機能が搭載され得る。無線通信機能を搭載した様々な「物」は、無線アクセス回線及び/又は無線BH回線を介してバックボーンネットワーク5に接続して通信を行なうことができる。
例えば、IoT機器には、無線通信機能を具備したセンサデバイスやメータ(測定器)等が含まれてよい。センサデバイス及び/又はメータを搭載した監視カメラ及び/又は火災報知器のような、センシング機能及び/又はモニタ機能を有する機器がノード3及び/又は端末装置7に該当してもよい。したがって、BHネットワーク9は、例えば、センサネットワーク及び/又は監視ネットワークに該当してもよい。なお、IoT機器による無線通信は、MTC(Machine Type Communications)と称されることがある。そのため、IoT機器は、「MTCデバイス」と称されることがある。
<ノード3のプロトコル・スタックの一例>
図2に、ノード3間の接続形態の一例を、個々のノード3のプロトコル・スタックと併せて示す。図2には、バックボーンネットワーク5に有線回線によって接続されたCN3と、CN3に対して、無線BH回線によってマルチホップ接続された2つのSN3と、が示されている。
図2に、ノード3間の接続形態の一例を、個々のノード3のプロトコル・スタックと併せて示す。図2には、バックボーンネットワーク5に有線回線によって接続されたCN3と、CN3に対して、無線BH回線によってマルチホップ接続された2つのSN3と、が示されている。
なお、図2のCN3は、例えば図1のCN#0に対応し、図2の2つのSN3は、それぞれ、図1のSN#1及びSN#5に対応すると捉えてよい。また、SN#5には、無線アクセス回線によって端末装置7が接続され得る。
図2に示すように、ノード3のそれぞれは、例えば、物理(PHY)レイヤ(レイヤ1:L1)、MACレイヤ(レイヤ2:L2)、中継レイヤ、及び、レイヤ3(L3)以上の上位レイヤから構成されたプロトコル・スタックを有する。上位レイヤには、例えば、TCP/IPレイヤ、及び/又は、アプリケーションレイヤが含まれてよい。「TCP/IP」は、「Transmission Control Protocol/Internet Protocol」の略記である。
「中継レイヤ」は、プロトコル・スタックにおいて、レイヤ2とレイヤ3との中間レイヤに位置するため、便宜的に「レイヤ2.5(L2.5)」と表記されてもよい。中継レイヤの処理に、既述の「アダプティブツリー経路制御」に関する処理、及び/又は、「IPT」に関する処理(又は制御)が含まれてよい。
「中継レイヤ」をレイヤ2とレイヤ3との中間レイヤに位置付けることで、既存のMACレイヤの処理を改変しなくてもよいため、「中継レイヤ」処理の実装が容易である。中継レイヤ処理は、ソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、及び、ハードウェアの中から選択された1つ以上によって具現されてもよい。
ノード3の物理レイヤは、例えば、1つの有線接続(有線ポート)と、2つの無線接続(無線ポート)と、を提供し、図2には、便宜的に、これら3つのポートが3つの「PHY」ポートとして表されている。2つの無線ポートのうちの一方はBH回線用であり、2つの無線ポートのうちの他方はアクセス回線用である。「ポート」は、「インタフェース(IF)」に読み替えられてもよい。
なお、図2においては、物理レイヤの3つのPHYポートとの対応関係が視覚的に理解し易いように、便宜的に、MACレイヤを3つに分割して示している。ただし、MACレイヤの処理は、各PHYポートに共通でよい。
図2において、下り信号の流れに着目した場合、バックボーンネットワーク5からCN#0において受信された下り信号は、CN#0の有線ポート(L1)、MACレイヤ(L2)、及び、中継レイヤ(L2.5)を経由して、BH回線用の無線ポートから下流のBH回線へ送信される。
CN#0がBH回線へ送信した下り信号は、次ホップであるSN#1におけるBH回線用の無線ポートにて受信され、SN#1のMACレイヤ及び中継レイヤを経由して、BH回線用の無線ポートから下流のBH回線へ送信される。
SN#1が下流のBH回線へ送信した下り信号は、次ホップであるSN#5におけるBH回線用の無線ポートにて受信され、SN#5のMACレイヤを経由して、アクセス回線用の無線ポートから端末装置7へ送信される。BH回線からアクセス回線へ送信される下り信号は、中継レイヤを経由しなくてもよい。
上り信号については、上述した下り信号の経路とは逆の経路を辿って、端末装置7からSN#5、SN#1、及び、CN#0を経由してバックボーンネットワーク5へ送信される。
<ノード3の構成例>
(ノード3のハードウェア構成例)
次に、図3を参照して、ノード3のハードウェア構成例について説明する。なお、図3に例示した構成例は、CN3及びSN3に共通でよい。図3に示すように、ノード3は、例えば、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、有線IF37、有線IF39、並びに、バス38を備えてよい。
(ノード3のハードウェア構成例)
次に、図3を参照して、ノード3のハードウェア構成例について説明する。なお、図3に例示した構成例は、CN3及びSN3に共通でよい。図3に示すように、ノード3は、例えば、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、有線IF37、有線IF39、並びに、バス38を備えてよい。
なお、図3に例示したハードウェア構成例において、ハードウェアの増減が適宜に行なわれてもよい。例えば、任意のハードウェアブロックの追加や削除、分割、任意の組み合わせでの統合、バス38の追加又は削除等が、適宜に行なわれてよい。
無線IF35、無線IF36、及び、有線IF37(又は、有線IF39)は、それぞれ、図2のプロトコル・スタックにおいて例示した2つの無線ポート(PHYポート)、及び、1つの有線ポートに対応すると捉えてよい。
プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力装置34、無線IF35及び36、並びに、有線IF37及び39は、例えば、バス38に接続されて相互に通信することが可能である。バス38の数は、1つでもよいし複数でもよい。
プロセッサ31は、ノード3に複数備えられてもよい。また、ノード3における処理は、1つのプロセッサ31によって実行されてもよいし、複数のプロセッサ31によって実行されてもよい。1つ又は複数のプロセッサ31において、複数の処理が、同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ31は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ31は、1つ以上のチップを用いて実装されてよい。
ノード3が有する1つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ31及びメモリ32等のハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、「エンジン」、又は「ソフトウェアモジュール」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。
例えば、プロセッサ31は、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、例えば、無線IF35、無線IF36、及び、有線IF37の少なくとも1つによる電気通信回線を介した通信によって、ノード3に提供されてもよい。
プログラムは、ノード3における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、ノード3の1つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ32又はストレージ33に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム(OS)の一部として記述されてもよい。
例えば、プログラムは、図4及び図5により後述する機能ブロックを具現するプログラムコードを含んでよく、また、図10~図12により後述するフローチャートのいずれか1つ以上を実行するプログラムコードを含んでもよい。そのようなプログラムコードを含むプログラムは、便宜的に、「無線経路制御プログラム」と称されてよい。
プロセッサ31は、処理部の一例であり、例えば、OSを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ31は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)を用いて構成されてもよい。
また、プロセッサ31は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ33からメモリ32に読み出して各種の処理を実行する。
メモリ32は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ROM、EPROM、EEPROM、RAM、SSDなどの少なくとも1つを用いて構成されてよい。なお、「ROM」は、「Read Only Memory」の略称であり、「EPROM」は、「Erasable Programmable ROM」の略称である。「EEPROM」は、「Electrically Erasable Programmable ROM」の略称であり、「RAM」は、「Random Access Memory」の略称であり、「SSD」は、「Solid State Drive」の略称である。
メモリ32は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、又は、主記憶装置と呼ばれてもよい。
ストレージ33は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップ等の少なくとも1つを用いて構成されてもよい。ストレージ33は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
入出力(I/O)装置34は、ノード3の外部から信号の入力を受け付ける入力デバイス、及び、ノード3から外部へ信号を出力する出力デバイスの一例である。入力デバイスには、例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、及び、センサの1つ以上が含まれてよい。出力デバイスには、例示的に、ディスプレイ、スピーカ、及び、LED(Light Emitting Diode)のような発光デバイスの1つ以上が含まれてよい。
ボタンには、例えば、電源ボタン及び/又はリセットボタンが含まれてよい。電源ボタンは、例えば、ノード3の起動及びシャットダウンのために操作される。リセット(又はリルート)ボタンは、例えば、ツリー経路の意図的なリセット、及び/又は、再構築(又は、リルート)を指示するために操作される。
なお、入出力装置34は、入力と出力とで個別の構成でもよい。また、入出力装置34は、例えば、タッチパネル式のディスプレイのように、入力と出力とが一体の構成であってもよい。
無線IF35は、例示的に、端末装置7との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線IF35には、例えば、1つ以上のアンテナ350、図示を省略した、ベースバンド(BB)信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。
無線IF35のBB信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。
無線IF36は、例示的に、他のSN3との間のBH回線における無線信号の送受信を行う。無線IF36には、無線IF35と同様に、1つ以上のアンテナ360、図示を省略した、BB信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。
無線IF36のBB信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。
なお、無線IF35のアンテナ350及び無線IF36のアンテナ360を、それぞれ、「アクセス回線アンテナ350」及び「BH回線アンテナ360」と称することがある。アクセス回線アンテナ350及びBH回線アンテナ360の一方又は双方は、無指向性のオムニアンテナであってもよいし、指向性を制御可能なアンテナアレイであってもよい。複数の指向性アンテナを有するアンテナアレイによって、ビームフォーミングが実施されてもよい。
複数の指向性アンテナは、例えば、それぞれ異なる方向に向けて配置されていてもよい。例えば、6本の指向性アンテナが、60度ずつずらして配置されてもよい。BHネットワーク9において後述のツリー経路を構築する際に、ノード3において、通信相手の他のノード3と通信が可能なアンテナが複数存在した場合、通信品質(一例として、利得又は電力)が最良を示すアンテナによって他のノード3との無線接続を確立し、無線接続確立後のツリー経路の通信においても、当該アンテナの使用を継続することとしてもよい。ただし、無線接続の確立に使用するアンテナと、無線接続の確立後のツリー経路の通信に使用するアンテナと、は、異なってもよい。
有線IF37は、例示的に、バックボーンネットワーク5、及び/又は、上流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。また、有線IF39は、例示的に、端末装置7、及び/又は、下流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。有線IF37及び39には、例えば、イーサネット(登録商標)規格に準拠したネットワークインタフェースが用いられてよい。なお、有線IF37は、少なくともCN3に備えられていればよく、SN3には備えられなくてもよい(別言すると、SN3にとってはオプションであってもよい)。ただし、BH回線の一部が有線接続される場合、有線IF37及び39が当該有線接続に用いられてよい。
ノード3は、マイクロプロセッサ、DSP、ASIC、PLD、FPGAなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ31は、これらのハードウェアの少なくとも1つを含んで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図4及び図5にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。
なお、「DSP」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ASIC」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「PLD」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「FPGA」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。
(ノード3の機能構成例)
次に、図4及び図5を参照して、ノード3の機能的な構成例について説明する。図4は、一実施形態に係るノード3の機能的な構成例を示すブロック図であり、図5は、図4に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。
次に、図4及び図5を参照して、ノード3の機能的な構成例について説明する。図4は、一実施形態に係るノード3の機能的な構成例を示すブロック図であり、図5は、図4に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。
図4に示すように、ノード3は、機能的な構成に着目した場合、無線アクセス回線用の無線通信部301、無線BH回線用の無線通信部302、有線通信部303、制御部304、及び、記憶部305を備えてよい。
無線アクセス回線用の無線通信部301は、図3に例示した無線IF35及びアクセス回線アンテナ350を含む機能ブロックである。無線BH回線用の無線通信部302は、図3に例示した無線IF36及びBH回線アンテナ360を含む機能ブロックである。
有線通信部303は、図3に例示した有線IF37及び39を含む機能ブロックである。また、記憶部305は、図3に例示した、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含む機能ブロックである。
無線通信部301は、例えば、端末装置7宛の制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信部と、端末装置7が送信した制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。
無線通信部302は、例えば、他のノード3へ制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信部と、他のノード3から制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。
有線通信部303は、例えば、バックボーンネットワーク5へ制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信部と、バックボーンネットワーク5から制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。
制御部304は、ノード3の動作を統括的に制御する。例えば、制御部304は、無線通信部301、無線通信部302、及び、有線通信部303のいずれか1つ以上に制御信号を与えることによって、無線アクセス回線、無線BH回線、及び、有線回線のいずれか1つ以上を介した通信を制御する。
制御部304は、例えば図3に示したプロセッサ31が記憶部305に記憶されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムを実行することによって具現される。
記憶部305は、例えば、上述したノード識別情報、及び、後述の経路メトリックを記憶する。後述のように、経路構築パケットに送信元ノード3の送信電力値が含められない場合には、送信元ノード3の送信電力値が記憶部305に記憶されてよい。
(制御部304の構成例)
図5に示すように、制御部304は、例示的に、スキャン処理部341と、ノード管理部342と、ツリー経路制御部343と、モード設定部344と、を備えてよい。
図5に示すように、制御部304は、例示的に、スキャン処理部341と、ノード管理部342と、ツリー経路制御部343と、モード設定部344と、を備えてよい。
スキャン処理部341は、例えば、ノード3の起動に応じて当該ノード3の周辺(近傍)に位置する他のノード3の存在をスキャンして発見する。スキャンは、パッシブスキャンでもよいしアクティブスキャンでもよい。パッシブスキャンを例にすると、スキャン処理部341において、ビーコン信号が生成され、無線通信部302を通じて周辺エリアに送信される。
なお、ビーコン信号を受信可能な位置に存在するノード3を、「周辺ノード3」又は「近傍(neighboring)ノード3」と称する。
ビーコン信号には、例示的に、SSID(Service Set Identifier)又はBSSID(Basic SSID)、ビーコン信号の送信周期、及び、使用可能なチャネル(周波数)をそれぞれ明示的又は暗示的に示す情報が含まれてよい。これらの情報は、便宜的に、「BSS(Basic Service Set)関連情報と称されてよい。
なお、アクティブスキャンの場合には、プローブリクエスト信号が、スキャン処理部341において生成されて、無線通信部302を通じて周辺エリアに送信されてよい。プローブリクエスト信号は、例えば、周辺ノード3にビーコン信号の送信を促すために用いられる。パッシブスキャンにおいてビーコン信号が一定時間内に受信されない場合に、アクティブスキャンが実行されてもよい。
ノード管理部342は、例えば、周辺ノード3の情報(例えば、ノード識別情報及びBSS関連情報)を、記憶部305に記憶する。
ツリー経路制御部343は、周辺ノード3へ経路制御パケットを送信及び/又は受信することによって、ツリー経路の構築及び更新を制御する。
モード設定部344は、例えば、ノード3が移動可能である場合に、「モバイルモード」にて動作するか否かを示す情報(便宜的に「モード設定情報」と称してよい)を、ツリー経路制御部343に対して設定する。
なお、「モバイルモード」は、「Vehicular Mode」と称されてもよく、以下、略して「Vモード」と表記することがある。なお、「非Vモード」は、「静止モード」又は「固定モード」に読み替えられてもよい。
「Vモード」に設定されないSN3には、「非Vモード」を示すモード設定情報が明示的に設定されたSN3に限らず、暗示的に「非Vモード」に設定されたSN3が含まれてもよい。例えば、「Vモード」を示すモード設定情報が設定されないSN3は、暗示的に「非Vモード」に設定されたSN3であると扱われてよい。
例えば、SN3においてVモードが特別なモードであり、「非Vモード」がデフォルト(又はノーマル)モードである場合、「Vモード」を示すモード設定情報が設定されなければ、SN3は、「ノーマルモード」に設定されていると認識してよい。
モード設定情報は、例えば、入出力装置34、無線IF35、及び、無線IF36のいずれか1つ以上を通じて、ノード3に与えられてよい。ノード3に与えられたモード設定情報は、例えば、記憶部305に記憶される。モード設定情報が記憶部305に記憶されたことをもって、モード設定情報を参照するツリー経路制御部343に対してモード設定がなされた、と捉えてもよい。
モード設定情報は、静的な情報として、予め記憶部305に記憶されていてもよい。静的なモード設定情報が記憶部305に記憶される場合、別言すると、モード変更が不要なノード3の場合、当該ノード3のモード設定部344は、その機能が無効化(又は、ディゼーブル)されてもよいし、ノード3に備えられなくてもよい。
例えば、有線回線によってバックボーンネットワーク5に接続されるCN3については、固定設置でよいため、CN3のモード設定部344は、その機能が無効化(又は、ディゼーブル)されてもよいし、CN3に備えられなくてもよい。
SN3についても、例えば、固定設置されて移動の必要が無いことが予め分かっている場合には、当該SN3のモード設定部344は、その機能が無効化(又は、ディゼーブル)されてもよいし、当該SN3に備えられなくてもよい。移動が想定されるSN3については、書き換え可能なモード設定情報が記憶部305に記憶されてよい。
「Vモード」に設定されるSN3は、BHネットワーク9を成す複数のSN3のうちの一部でよい。例えば、BHネットワーク9において、「Vモード」に設定されたSN3と、「ノーマルモード」のSN3と、が混在してもよい。
以下、「Vモード」に設定されたSN3を、「VSN3」と略記し、「Vモード」に設定されないSN3を「非VSN3」又は「ノーマルSN3」と表記することがある。VSN3は、ツリー経路において、「内部ノード」には該当しないように、別言すると、子ノードを有さない「リーフノード」に該当するように、ツリー経路制御を行う。
例えば、VSN3のツリー経路制御部343は、CN3が送信した制御信号を、上流ノード3を介して、又は介さずに受信した場合、受信した制御信号を終端し、制御信号の更なる送信は(意図的に)行わない。
これにより、VSN3は、経路メトリックに基づくツリー経路制御において、CN3又は他のSN3の子ノードになることはあっても、他のSN3の親ノードにはならない。別言すると、VSN3は、ツリー経路の内部ノード(別言すると、中継ノード又は中間ノード)にはならない。
したがって、BHネットワーク9において、例えば、CN3から複数回にわたって制御信号を送信することで、VSN3が内部ノードから外れてリーフノードに該当するように、ツリー経路が構築又は更新される。
また、VSN3は、ツリー経路のリーフノードとなるため、内部ノードのような中継処理を不要にできる。したがって、VSN3の低消費電力化に寄与する。例えば、VSN3には、後述するように、端末装置7が適用されてよいため、端末装置7の低消費電力化が可能である。したがって、容量に限りのある端末装置7のバッテリー消費を低減できる。
なお、VSN3(VSN3として動作する端末装置7を含む。以下において、同じ)は、後述するように、例えば、ツリー経路を成すSN3の何れかが送信したビーコン信号を受信することにより、ツリー経路に参加(ジョイン)できる。
ツリー経路への参加後、VSN3は、CN3が送信した1つ以上の制御信号を受信することにより、より適切な経路のエンティティとなるように、経路メトリックに基づいて親ノードを決定(選択)して更新する。
なお、VSN3は、受信した制御信号(親ノードの選択に用いられる制御信号)の送信を行わない代わりに、当該VSN3が親ノードの選択候補ではないことを示す情報を含む制御信号を送信(ブロードキャスト)してもよい。当該情報を含む制御信号を受信したSN3は、VSN3を親ノードに選択しない。これにより、VSN3が受信した制御信号の送信を行わない場合と同様に、VSN3がリーフノードに該当するように、ツリー経路が構築又は更新される。
(ツリー経路制御部343の構成例)
図5に例示したように、ツリー経路制御部343には、例えば、経路制御パケット生成部3431、経路メトリック計算部3432、及び、ツリー経路更新部3433が備えられてよい。
図5に例示したように、ツリー経路制御部343には、例えば、経路制御パケット生成部3431、経路メトリック計算部3432、及び、ツリー経路更新部3433が備えられてよい。
経路制御パケット生成部3431は、経路制御パケットを生成する。経路制御パケットは、BHネットワーク9において、CN3において生成されて各ノード3に伝搬させる制御信号の一例である。例えば、CN3は、周辺ノード3へ制御信号をフラッディングする。
SN3(ただし、VSN3を除く)は、制御信号を受信すると、当該制御信号を周辺ノード3へフラッディングする。このように、CN3から送信された制御信号は、BHネットワーク9において、順次、あるいは連鎖的に、伝搬又は伝達される。
このとき、VSN3を除くSN3は、制御信号に、他の周辺ノード3に伝達する情報を付加してよい。制御信号に付加される情報の非限定的な一例は、経路メトリック計算部3432によって計算された経路メトリックである。
VSN3の場合は、制御信号を受信しても、当該制御信号の更なるフラッディングは行わなずに終端する。
経路制御パケットには、例示的に、経路構築パケットと、リセットパケットと、が含まれてよい。これらのパケットの種別は、例えば、パケットヘッダのタイプ値によって識別されてよい。
経路構築パケットは、例えば、ツリー経路を構築又は更新する際に送信されるパケットである。経路構築パケットには、当該経路構築パケットが経由したノード3のそれぞれにおいて計算された経路メトリックが累積的に含められてよい。例えば、ノード3は、コアノードから自ノードの直前のノードまでの経路メトリックを経路構築パケットに含めて送信してもよい。
経路構築パケットを受信したSN3は、累積的な経路メトリックを基に、複数の周辺ノード3のうち親ノードとなるノード3を決定する。
リセットパケットは、例えば、CN3がSN3に対して、ツリー経路のクリアを要求する際に送信されるパケットである。リセットパケットを受信したSN3は、ツリー経路に登録している周辺ノード3の情報をクリアする。
経路メトリック計算部3432は、例えば、受信した経路構築パケットの送信元である周辺ノード3との間の無線区間における伝搬品質指標を計算し、受信した経路構築パケットに含められている経路メトリックに、計算結果を加えることで新経路メトリックを求める。
ノード3間の無線区間の伝搬品質指標には、例示的に、RSSI(Received Signal Strength Indicator)が用いられてよい。例えば、ノード3間のRSSIを一定時間間隔で均一サンプリングした値の系列をRn(nは1以上の整数)と表し、下記の式(1)によって、RSSIの逐次平均(系列)An[dB]を求める。なお、式(1)は、あくまでも例示であって、他の数式を用いてRSSIの逐次平均が求められてもよい。
式(1)によって表される逐次平均Anは、「n」の値が大きくなるにつれて当該確率過程の平均値に収束する。「n」が、例えば、リセットパケットの送信(又は受信)後の経路構築パケットの送信回数(又は受信回数)を表すと捉えれば、回数nの増加に応じて、ノード3間のRSSIの逐次平均Anは一定値に収束する。したがって、経路構築パケットの送信によって構築されるツリー経路は、漸近的に安定した経路に収束する。
また、経路メトリック計算部3432は、式(1)によって計算したRSSIの逐次平均Anを用いて、例えば、経路構築パケットの送信元ノード3との間の無線区間における電波伝搬損失(パスロス)[dB]を下記の式(2)によって計算してよい。
なお、式(2)において、「TXPower」は、経路構築パケットの送信元ノード3の送信電力を表す。送信元ノード3の送信電力値は、個々のノード3において既知の値として例えば記憶部305に予め記憶されていてもよいし、送信元ノード3において経路構築パケットに含められてもよい。
そして、経路メトリック計算部3432は、式(2)によって計算したパスロスを、受信した経路構築パケットに含まれる累積的な経路メトリックに加算することで、新たな経路メトリックを求める。
したがって、経路メトリックは、CN3と1つ以上のSN3との間の無線区間のパスロスの和を表す。経路構築パケットの受信毎に計算された経路メトリックは、例えば、記憶部305に記憶される。記憶部305に記憶された経路メトリックは、リセットパケットの受信によって例えば最大値に初期化されてよい。
ツリー経路更新部3433は、例えば、経路メトリック計算部3432によって計算された新経路メトリックが旧経路メトリックよりも小さい場合に、新経路メトリックに対応する上流ノードを親ノードに選択(更新)する。
ここで、構築されるツリー経路は、ツリー構造であるため、個々のSN3に対する上流ノード3は必ず1つである。したがって、ツリー経路更新部3433は、例えば、複数の周辺ノード3のうちの何れか1つを親ノードに決定することで、ツリー経路を構築又は更新できる。
例えば、ツリー経路更新部3433は、異なる経路から受信された複数の経路構築パケットのそれぞれが伝搬した経路の経路メトリックに基づいて、上流方向から受信した制御信号それぞれの送信元ノード(親ノード候補)のうちの1つを親ノードに決定する。したがって、ツリー経路更新部3433は、親ノードを決定する決定部の一例である。
また、SN3のそれぞれにおいて、親ノードの決定(更新)は、経路構築パケットの受信毎に計算された経路メトリックの変化に応じて行われる。そのため、CN3による経路構築パケットの単位時間あたりの送信回数を変化させることで、ツリー経路の更新頻度を変更できる。
例えば、BHネットワーク9の電波伝搬環境が変化し易い環境であるほど、CN3による経路構築パケットの単位時間あたりの送信回数を増やすことで、BHネットワーク9の電波伝搬環境変化に対する追従性能を向上できる。
ここで、BHネットワーク9の電波伝搬環境変化には、VSN3の移動によってVSN3と、その親ノードであるSN3(又はCN3)と、の間の無線区間の電波伝搬環境変化が含まれる。したがって、上述したように電波伝搬環境変化に対する追従性能を向上できることは、VSN3の移動に対する追従性能向上に寄与する。
なお、下流ノード3である子ノードについては、例えば、下り経路が構築された後に、下流ノード3から受信される肯定応答(ACK)信号によって把握することができる。例えば、下流ノード3は、経路構築パケットを受信することによって経路メトリックを更新した場合、ACK信号を経路構築パケットの送信元である親ノード3へ送信(ユニキャスト)する。ユニキャストするACK信号には、例えば、当該ACK信号の送信元である下流ノード3において記憶、管理されている、リンクアップ状態の無線リンクの情報が含められてよい。親ノード3は、下流ノード3からACK信号を受信することによって、子ノードとして登録する周辺ノード3を決定できる。
<動作例>
以下、上述した無線通信システム1の動作例について説明する。
図6は、BHネットワーク9を構成するノード3(例えば8つのノード#0~#7)のそれぞれによるツリー経路制御によって構築されるツリー経路の一例を示す図である。
以下、上述した無線通信システム1の動作例について説明する。
図6は、BHネットワーク9を構成するノード3(例えば8つのノード#0~#7)のそれぞれによるツリー経路制御によって構築されるツリー経路の一例を示す図である。
図7は、図6に例示したツリー経路を成すSN#1~#7のうちの1つ(例えば、SN#4)がVSNに設定された場合のツリー経路制御の一例を示す図である。図8は、図7においてVSN#4が移動した場合のツリー経路制御の一例を示す図である。
図7の(A)に例示したように、SN#4がVSNに設定された場合、BHネットワーク9において、CN#0を起点に、VSN#4ではないSN#1~#3及びSN#5~#7のそれぞれが経路構築パケットをフラッディングする。
図7の(A)において、VSN#4は、SN#1及びSN#5のサービスエリア内に位置していると仮定する。この場合、VSN#4は、SN#1及びSN#5のそれぞれがフラッディングした経路構築パケットを受信する。
経路構築パケットの受信に応じて、VSN#4は、例えば、CN#0からSN#1を経由してVSN#4に至る第1経路と、CN#0からSN#5を経由してVSN#4に至る第2経路と、の各経路メトリックを計算する。
そして、VSN#4は、計算した各経路メトリックと、計算前に記憶(管理)していた第1経路の旧経路メトリックと、の中で、経路メトリックが他よりも小さい経路に対応する上流ノードを親ノードに選択し、記憶(管理)している親ノードの情報を更新する。なお、「親ノードの情報」を以下において「親ノード情報」と略称することがある。
例えば、計算した第1経路の経路メトリックが最小であった場合、VSN#4は、第1経路の上流ノードであるSN#1を親ノードに選択する。このケースは、新たな経路構築パケットが受信されても、VSN#4の親ノードが変更されないケースの一例である。計算された新経路メトリックによっては、VSN#4の親ノードに変更が生じるケースもある。
ここで、VSN#4は、上述のように経路構築パケットの受信に応じて経路メトリックを計算するが、「Vモード」に設定されているため、受信した経路構築パケットは終端し、新経路メトリックを経路構築パケットによってフラッディングすることは行わない。
そのため、例えば図7の(A)において、VSN#4の子ノードであるSN#6に、新経路メトリックは伝達されない。SN#6は、例えば、SN#5から受信できた経路構築パケットに含まれている経路メトリックを基に、新経路メトリックを計算する。
計算した新経路メトリックが、それまでに記憶(管理)している経路メトリックよりも小さい場合、例えば図7の(B)に示すように、SN#6は、SN#5を新たな親ノードに選択して、管理する親ノード情報をSN#4からSN#6に変更(更新)する。
このように、BHネットワーク9において、何れか1つ以上のSN3がVSN3に設定された場合、当該VSN3が内部ノードには該当しないように、別言すると、子ノードを有さないリーフノードに該当するように、ツリー経路が自律適応的に更新される。
次に、図7の(B)に例示したようなツリー経路の更新後、例えば図8の(A)に示すように、VSN#4がSN#1及びSN#5のサービスエリアから外れてSN#6のサービスエリアに移動したケースを想定する。
このケースでは、VSN#4は、SN#1及びSN#5から経路構築パケットを受信せず、SN#6から経路構築パケットを受信できる。したがって、VSN#4は、図8の(A)において、CN#0からSN#1及びSN#5を経由してSN#6に到達した経路構築パケットをSN#6から受信する。
VSN#4は、SN#6からの経路構築パケットの受信に応じて、新経路メトリックを計算し、新経路メトリックに基づいて親ノード3の選択を行う。例えば図8の(B)に示すように、VSN#4は、SN#6を新たな親ノードに選択し、それまでに管理している親ノード情報をSN#4からSN#6に更新する。
このように、BHネットワークにおいて、「Vモード」に設定されたVSN3が移動した場合、経路構築パケットに基づいた経路メトリックの計算によって、VSN3の移動にに追従してツリー経路が自律適応的に更新される。
ここで、VSN3は、端末装置7に該当すると捉えることもできる。別言すると、BHネットワーク9のインフラストラクチャであるSN3に、端末装置7を利用することもできる。例えば、端末装置7は、BHネットワーク9を構成するSN3の何れか1つを親ノードに有するVSN3として動作してよい。以下、「VSN」として動作する「端末装置」を、便宜的に、「端末装置(VSN)」と表記する。
例えば図8に示したVSN#4の移動は、図9に例示するように、端末装置(VSN)#4の移動と捉えることができる。図8にて説明したように、端末装置(VSN)#4の移動に追従して新たなツリー経路が構築(更新)されるため、図9において、端末装置(VSN)#4は、ソースSN#1からターゲットSN#6へHO(ハンドオーバ又はハンドオフ)できる。BHネットワーク9におけるBH回線には、同じ周波数が割り当てられてよいため、端末装置(VSN)#4は、ソースSN#1からターゲットSN#6へソフトHOできる。
ここで、端末装置(VSN)#4は、親ノードであるSN#1又はSN#6と、無線BH回線によって接続してよいため、端末装置(VSN)#4には、無線アクセス回線用の周波数が個別的に割り当てられなくてもよい。例えば、無線アクセス回線と無線BH回線とに同じ周波数が割り当てることが許容される。
そのため、端末装置(VSN)3においては、例えば図3に例示した無線IF35及び36(図4に例示した無線通信部301及び302)を、アクセス回線とBH回線との区別なく、共用化することが許容される。あるいは、無線IF35及び36(無線通信部301及び302)の一方を削減することが許容される。したがって、端末装置(VSN)3の小型化、低コスト化、及び/又は、低消費電力化に寄与する。
別言すると、図9に例示したシステム形態は、端末装置(VSN)3がBH回線のインフラストラクチャの一部として動作することで、BH回線のインフラストラクチャと端末装置との境界を無くした形態と云える。また、図9に例示したシステム形態は、無線アクセス回線と無線BH回線とが融合した形態であるとも云える。
セルラー通信において、マクロセルよりも狭小化された多数のスモールセルがマクロセル内に重畳して配置される時代において、上述のように端末装置をBH回線のインフラストラクチャに使用できることは、ポストセルラー通信の形態として有望である。
次に、以下では、CN3及びSN3のそれぞれに着目した動作例について、図10~図12を用いて説明する。なお、SN3には、VSN3及び端末装置(VSN)3の一方又は双方が含まれてよい。
(CNの動作例)
図10は、一実施形態に係るツリー経路制御を含むCN3の動作例を示すフローチャートである。図10のフローチャートは、CN3の制御部304(例えば、ノード管理部342とツリー経路制御部343との連携)によって実行されると捉えてよい。
図10は、一実施形態に係るツリー経路制御を含むCN3の動作例を示すフローチャートである。図10のフローチャートは、CN3の制御部304(例えば、ノード管理部342とツリー経路制御部343との連携)によって実行されると捉えてよい。
図10に示すように、CN3は、例えば、特定のイベントが検出されたか否かを監視する(S11;NO)。「特定のイベント」には、例えば、CN3が起動されたこと、リセットボタンが操作されたこと、及び、特定のタイミングが到来したこと、が含まれてよい。「特定のタイミング」の一例は、例えば、経路制御パケットを定期又は不定期に送信するために設定された送信タイミングである。
定期的に経路制御パケットを送信する場合の送信周期は一定でもよいし、本実施形態において構築されるツリー経路は、漸近的に安定することから、図10のフローチャートが実行される回数に応じて変更されてもよい。また、例えば週末や、一日のうちの夜間と昼間などの時間帯に応じてツリー経路が更新されるように、所定の時刻が「特定のタイミング」に設定されてもよい。
特定のイベントが検出された場合(S11;YES)、CN3は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部302を通じて、経路制御パケットを送信(フラッディング)する(S12)。
例えば、CN3の起動が検出された場合、及び、経路構築パケットの送信タイミングが検出された場合には、経路構築パケットが周辺SN3に送信される。リセットボタンの操作が検出された場合、及び、リセットパケットの送信タイミングが検出された場合には、リセットパケットが周辺SN3に送信される。
経路制御パケットの送信後、CN3は、例えば、周辺ノード3の何れか1つ以上から経路制御パケットが無線通信部302を通じて受信されるか否かを監視する(S13)。経路制御パケットが受信されるか否かを監視することは、経路制御パケットの受信を待機すること、と読み替えられてもよい。
周辺ノード3の何れか1つ以上から経路制御パケットが受信された場合(S13;YES)、CN3は、例えば、ノード管理部342によって、子ノードの管理を行う(S14)。
例えば、CN3の周辺ノード3から新たに経路制御パケットが受信された場合、CN3は、受信した経路制御パケットの送信元ノードのノード識別情報を、子ノードの情報として記憶部305に記憶して登録する。
受信した経路制御パケットが、記憶部305に登録済みのノード識別情報を送信元とするパケットである場合、CN3は、受信した経路制御パケットが、登録済みの送信元とは異なるSN3を経由したパケットであるか否かを確認する。
例えば、SN3のそれぞれが後述するように経路メトリックを経路制御パケットに含める際に、それぞれのノード識別情報を併せて含めることで、CN3は、受信した経路制御パケットが経由した経路の異同を識別できる。
受信した経路制御パケットが登録済みの子ノードとは異なるSN3を経由したパケットである場合、CN3は、記憶部305に登録済みの子ノードの情報を削除してよい。
受信した経路制御パケットが登録済みの子ノードとは異なるSN3を経由したパケットではない場合、CN3は、記憶部305に登録済みの子ノードの情報を維持する。
その後、CN3は、一定時間(例えば、経路制御パケットの送信間隔)が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S15)。なお、処理S14において、経路制御パケットが受信されない場合(NO)、CN3は、処理S14をスキップして、S15に処理を移行する。
タイムアウトが検出されない場合(S15;NO)、CN3は、処理をS13に移行する。
一方、タイムアウトが検出された場合(S15;YES)、CN3は、例えば、更に一定時間(例えば、ツリー経路制御に与えられた時間)が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S16)。
タイムアウトが検出されない場合(S16;NO)、CN3の制御部304は、処理をS11に移行する。
一方、タイムアウトが検出された場合(S16;YES)、CN3の制御部304は、ツリー経路制御を終了する。
以上のように、CN3は、与えられたツリー経路制御の時間において、経路制御パケットの送信と、子ノードの管理と、を繰り返し行うことで、CN3を頂点とするツリー経路において、CN3の子ノードとして管理するSN3をアダプティブに更新してゆく。
(SNの動作例)
次に、図11を参照して、SN3の動作例について説明する。図11のフローチャートは、SN3の制御部304(例えば、ノード管理部342とツリー経路制御部343との連携)によって実行されると捉えてよい。なお、SN3には、VSN3及び端末装置(VSN)3の一方又は双方が含まれてよい。
次に、図11を参照して、SN3の動作例について説明する。図11のフローチャートは、SN3の制御部304(例えば、ノード管理部342とツリー経路制御部343との連携)によって実行されると捉えてよい。なお、SN3には、VSN3及び端末装置(VSN)3の一方又は双方が含まれてよい。
SN3は、例えば無線通信部302において経路制御パケットが受信されるか否かを監視する(S21;NO)。
経路制御パケットの受信が検出された場合(S21;YES)、SN3は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、SN3は、受信した経路制御パケットが、リセットパケットであるか経路構築パケットであるかを確認する(S22及びS24)。
受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合(S22;YES)、SN3は、初期化処理を行う(S23)。初期化処理には、例えば、以下の処理が含まれてよい。
・記憶部305に登録済みの周辺ノード情報の削除
・記憶部305における経路メトリックの初期値(例えば、最大値)への初期化
・記憶部305に登録済みの周辺ノード情報の削除
・記憶部305における経路メトリックの初期値(例えば、最大値)への初期化
初期化処理の後、制御部304は、例えば、受信したリセットパケットを周辺SN3へ送信(フラッディング)する(S23a)。なお、リセットパケットには、識別子(ID)が含められてよい。ノード3のそれぞれは、受信したリセットパケットに含まれるIDを記憶しておいてよい。
ノード3のそれぞれは、受信したリセットパケットのIDが、記憶したIDと一致する場合、別言すると、過去に送信(転送)したリセットパケットであることを示す場合、当該リセットパケットの更なる送信は行わない。これにより、リセットパケットがBHネットワーク9においてループすることを防止できる。
一方、受信した経路制御パケットがリセットパケットでない場合(S22;NO)、SN3は、当該経路制御パケットが経路構築パケットであるか否かを確認する(S24)。
受信した経路制御パケットが経路構築パケットである場合(S24;YES)、SN3は、経路構築パケットを受信した無線区間の伝搬品質指標(例えば、電波伝搬損失)を計算する(S25)。
計算した電波伝搬損失を基に、制御部304は、経路メトリックを計算する(S26)。例えば、SN3は、計算した電波伝搬損失と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。
そして、SN3は、新経路メトリックと、新経路メトリックが計算される前に記憶していた旧経路メトリックと、を比較して、経路メトリックの更新要否を判断する(S27)。
例えば、SN3は、旧経路メトリックよりも新経路メトリックの方が小さい場合に、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する(S27;YES)。当該判断に応じて、SN3は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流ノード3を親ノードに選択して更新する(S28)。
親ノードの更新後、SN3は、「Vモード」に設定されているか否かを確認する(S29)。「Vモード」に設定されていない場合(S29;NO)、SN3は、例えば、新経路メトリックを含む経路構築パケットを、周辺SN3へ送信する(S30)。
一方、「Vモード」に設定されている場合(S29;YES)、SN(VSN)3は、処理S30をスキップして(別言すると、終端して)、新経路メトリックを含む経路構築パケットの送信を行わない。
その後、制御部304は、一定時間(例えば、ツリー経路制御に与えられた時間)が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S31)。
タイムアウトが検出されない場合(S31;NO)、SN3は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S21)に移行する。一方、タイムアウトが検出された場合(S31;YES)、SN3は、ツリー経路制御を終了してよい。
なお、受信した経路制御パケットがリセットパケット及び経路構築パケットのいずれでもない場合(S22及びS24;NO)、SN3は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S21)に移行してよい。
また、計算した新経路メトリックが旧経路メトリック以上であり、親ノードの更新が不要と判断した場合(S27;NO)も、SN3は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S21)に移行してよい。
以上のように、SN3は、経路構築パケットの受信毎に、経路メトリックに基づいてツリー経路において選択(又は管理)する親ノードをアダプティブに更新してゆく。したがって、BHネットワーク9を構成する無線区間(別言すると、無線BH回線)の電波伝搬環境の変化に追従して、より適切なツリー経路が構築及び更新される。
また、VSN3は、経路構築パケットを受信した場合、当該経路構築パケットを終端し、更なる経路構築パケットの送信は行わないため、ツリー経路の中継ノードからは外れる。したがって、VSN3は、ノーマルモードのSN3とは異なり、パケット(経路制御パケット及びデータパケットの双方が含まれてよい)の中継処理を行わなくてよい。よって、VSN3の低消費電力化が可能である。
(端末装置のツリー経路への参加)
次に、端末装置7がツリー経路に参加してVSN3として動作する手順の一例について、図12のフローチャートを用いて説明する。
次に、端末装置7がツリー経路に参加してVSN3として動作する手順の一例について、図12のフローチャートを用いて説明する。
端末装置7は、例えば、起動に応じてビーコン信号が受信されるか否かを監視する(S41;NO)。ビーコン信号の受信を監視することは、ビーコン信号の受信を待機すること、と読み替えられてもよい。
ビーコン信号が受信された場合、端末装置7は、に含まれる周辺ノード情報を、例えば記憶部305に記憶して管理し、また、受信したビーコン信号の送信元SN3とアソシエーション手続(association procedure)を行う(S42)。
アソシエーション手続によって、端末装置7は、ビーコン信号の送信元SN3が属するツリー経路に参加する。なお、端末装置7は、アクティブスキャンのプローブリクエスト信号を周辺ノード3に送信することによって、処理S41において、ビーコン信号の受信を待機してもよい。
端末装置7は、ツリー経路への参加後、図11に例示したフローチャートに従って動作する(S43)。例えば、図11において説明したとおり、端末装置7は、VSN3と同じく、経路構築パケットの受信毎に、経路メトリックに基づいてツリー経路において選択(又は管理)する親ノードをアダプティブに更新してゆく。
なお、端末装置7が、ツリー経路の参加後に、選択する親ノードを更新する処理は、経路構築パケットの受信に限らず、ビーコン信号の受信によって行われてもよい。ビーコン信号は、経路構築パケットよりも高い頻度で送信されてよい。この場合、端末装置7による親ノードの選択、更新の機会(別言すると、頻度)を増加できる。
なお、端末装置7においては、図11の処理S29において「Vモード」が設定されている(YES)と判定されるため、新経路メトリックを含む経路構築パケットの送信は行われない(スキップされる)。端末装置7の「Vモード」の設定は、例えば、周辺ノード3からのビーコン信号の受信によって行われてもよいし、処理S42におけるアソシエーション手続において行われてもよい。
以上のように、VSN3として動作する端末装置7は、BHネットワーク9を構成する複数のSN3のうち、ビーコン信号を受信できたSN3とアソシエーション手続を行うため、BHネットワーク9へのクイックな参加が可能になる。
そして、端末装置7は、経路構築パケットの受信によって、経路メトリックに基づいて親ノードを決定した後、受信した経路構築パケットを終端し、受信した経路構築パケットの更なる送信は行わない。これにより、CN3が経路構築パケットを送信する毎に、端末装置7は中継ノードに該当しないようにツリー経路が適応的に更新されてゆく。
したがって、端末装置7は、パケットの中継処理を行わなくていため、端末装置7の消費電力を低減できる。よって、容量に限りのある端末装置7のバッテリー消費を低減できる。
1 無線通信システム
3 無線ノード
5 バックボーンネットワーク
7 端末装置
9 バックホール(BH)ネットワーク
31 プロセッサ
32 メモリ
33 ストレージ
34 入出力(I/O)装置
35,36 無線インタフェース(IF)
37,39 有線インタフェース(IF)
38 バス
301,302 無線通信部
303 有線通信部
304 制御部
305 記憶部
341 スキャン処理部
342 ノード管理部
343 ツリー経路制御部
344 モード設定部
350,360 アンテナ
3431 経路制御パケット生成部
3432 経路メトリック計算部
3433 ツリー経路更新部
3 無線ノード
5 バックボーンネットワーク
7 端末装置
9 バックホール(BH)ネットワーク
31 プロセッサ
32 メモリ
33 ストレージ
34 入出力(I/O)装置
35,36 無線インタフェース(IF)
37,39 有線インタフェース(IF)
38 バス
301,302 無線通信部
303 有線通信部
304 制御部
305 記憶部
341 スキャン処理部
342 ノード管理部
343 ツリー経路制御部
344 モード設定部
350,360 アンテナ
3431 経路制御パケット生成部
3432 経路メトリック計算部
3433 ツリー経路更新部
Claims (7)
- バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードから、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を送信し、
前記複数の無線ノードのうち前記第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードのそれぞれは、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに選択し、
前記複数の第2無線ノードのうちの固定の無線ノードは、受信した前記制御信号を他の第2無線ノードへ送信し、
前記複数の第2無線ノードのうちの移動可能な無線ノードは、受信した前記制御信号を終端する、
無線経路制御方法。 - 前記第1無線ノードは、前記制御信号を複数回にわたって送信し、
前記複数の第2無線ノードのうち、前記固定の無線ノード及び前記移動可能な無線ノードのそれぞれは、前記複数回にわたって送信された制御信号の受信毎に計算した前記指標の変化に応じて、前記親ノードの選択を更新する、
請求項1に記載の無線経路制御方法。 - 前記移動可能な無線ノードは、ユーザ装置である、
請求項1又は2に記載の無線経路制御方法。 - 前記ユーザ装置は、
前記第1無線ノード、又は、前記第2無線ノードの何れかが送信したビーコン信号を受信した場合に、前記ビーコン信号の送信元ノードとアソシエーション手続を行うことによって、前記バックホールネットワークに参加する、
請求項3に記載の無線経路制御方法。 - バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードであって、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を送信する第1無線ノードと、
前記複数の無線ノードのうちの前記第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードであって、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに決定する複数の第2無線ノードと、を備え、
前記複数の第2無線ノードのうちの固定の無線ノードは、受信した前記制御信号を他の第2無線ノードへ送信し、
前記複数の第2無線ノードのうちの移動可能な無線ノードは、受信した前記制御信号を終端する、
無線通信システム。 - バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードの1つであって、
前記第2無線ノードが移動可能であるか否かを示す情報を記憶部に設定する設定部と、
前記第1無線ノードが送信した、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を受信する受信部と、
異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに決定する決定部と、
前記情報が移動可能であることを示さない場合に、受信した前記制御信号の送信を行い、前記情報が移動可能であることを示す場合に、受信した前記制御信号を終端する送信部と、
を備えた、無線ノード。 - バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの第1無線ノードとは異なる複数の第2無線ノードの1つが備えるプロセッサに、
前記第2無線ノードが移動可能であるか否かを示す情報を記憶部に設定し、
前記第1無線ノードが送信した、ツリー経路における親ノードの選択に用いられる制御信号を受信し、
異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した経路の電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記複数の制御信号それぞれの送信元ノードのうちの1つを親ノードに決定し、
前記情報が移動可能であることを示さない場合に、受信した前記制御信号の送信を行い、前記情報が移動可能であることを示す場合に、受信した前記制御信号を終端する、
処理を実行させる、無線経路制御プログラム。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/017527 WO2019211907A1 (ja) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | 無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム |
JP2020516998A JP7152476B2 (ja) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | 無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム |
CN201880093076.XA CN112075101A (zh) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | 无线路径控制方法、无线通信系统、无线节点及无线路径控制程序 |
US17/052,225 US11483757B2 (en) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | Wireless route control method, wireless communication system, and wireless node |
EP18917478.2A EP3790321A4 (en) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | WIRELESS ROUTE CONTROL PROCESS, WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM, WIRELESS NODE AND WIRELESS ROUTE CONTROL PROGRAM |
US17/950,202 US11838847B2 (en) | 2018-05-02 | 2022-09-22 | Wireless route control method, wireless communication system, and wireless node |
US18/492,838 US20240064604A1 (en) | 2018-05-02 | 2023-10-24 | Wireless route control method, wireless communication system, and wireless node |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/017527 WO2019211907A1 (ja) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | 無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US17/052,225 A-371-Of-International US11483757B2 (en) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | Wireless route control method, wireless communication system, and wireless node |
US17/950,202 Continuation US11838847B2 (en) | 2018-05-02 | 2022-09-22 | Wireless route control method, wireless communication system, and wireless node |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019211907A1 true WO2019211907A1 (ja) | 2019-11-07 |
Family
ID=68386360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/017527 WO2019211907A1 (ja) | 2018-05-02 | 2018-05-02 | 無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US11483757B2 (ja) |
EP (1) | EP3790321A4 (ja) |
JP (1) | JP7152476B2 (ja) |
CN (1) | CN112075101A (ja) |
WO (1) | WO2019211907A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021125705A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-30 | 株式会社Ihi | IoTデータ伝送システム |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109640372B (zh) * | 2018-12-04 | 2022-05-06 | 重庆邮电大学 | 一种基于RPL路由协议的IPv6无线传感网节点移动管理方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004282268A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Sony Corp | 無線アドホック通信システム、端末、その端末における処理方法並びにその方法を端末に実行させるためのプログラム |
JP2005143046A (ja) | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk | 無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法 |
WO2011105371A1 (ja) | 2010-02-23 | 2011-09-01 | 国立大学法人九州大学 | 通信システム、スレーブノード、ルート構築方法及びプログラム |
JP2011193341A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Oki Electric Industry Co Ltd | 無線通信装置、ネットワーク構成方法及びコンピュータプログラム |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7933236B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-04-26 | Nortel Networks Limited | Methods and systems for a wireless routing architecture and protocol |
US7742448B2 (en) * | 2006-11-07 | 2010-06-22 | Motorola, Inc. | Optimizing topology learning in a multihop network |
KR20120067910A (ko) * | 2010-12-16 | 2012-06-26 | 동아대학교 산학협력단 | 제어 채널이 없는 다중 채널 기반 무선 네트워크 통신 시스템 및 그의 무선 네트워크 통신 방법 |
CN103402205B (zh) * | 2013-07-29 | 2016-06-08 | 江苏中科羿链通信技术有限公司 | 一种无线树状网接入控制方法及网络节点设备 |
EP3032914B1 (en) | 2013-08-28 | 2017-10-18 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for selecting preferred parent node in wireless sensor network |
US9226197B2 (en) * | 2013-10-21 | 2015-12-29 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Network based speed dependent load balancing |
CN103974310B (zh) * | 2014-05-08 | 2017-06-06 | 江苏中科羿链通信技术有限公司 | 无线通信多跳网络设备的树状拓扑构建方法、装置和系统 |
WO2016206709A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Path selection in wireless mesh networks |
KR102427299B1 (ko) * | 2015-08-13 | 2022-08-01 | 삼성전자주식회사 | 무선 백홀을 통해서 무선 접속망과의 연결을 제공하는 방법 및 장치 |
US9967884B2 (en) * | 2015-11-10 | 2018-05-08 | Netgear, Inc. | Dedicated backhaul for whole home coverage |
US10264507B2 (en) * | 2016-08-22 | 2019-04-16 | Verizon Patent And Licensing Inc. | Next generation intelligent mesh network with fronthaul and backhaul services |
CN106658633B (zh) * | 2016-11-16 | 2019-11-08 | 珠海中慧微电子股份有限公司 | 一种微功率无线多跳链路建立方法 |
US11337120B2 (en) * | 2017-03-24 | 2022-05-17 | Qualcomm Incorporated | Beam-aware handover procedure for multi-beam access systems |
US11902924B2 (en) * | 2017-06-02 | 2024-02-13 | Qualcomm Incorporated | Methods and apparatus related to link establishment in a wireless backhaul network |
US11178662B2 (en) * | 2017-11-07 | 2021-11-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Network topology initialization protocol for wireless mesh network |
US11271699B1 (en) * | 2017-11-09 | 2022-03-08 | Verana Networks, Inc. | Wireless mesh network |
US11490390B2 (en) * | 2019-08-28 | 2022-11-01 | Qualcomm Incorporated | Enhanced resource management for mobile integrated access backhaul (IAB) |
-
2018
- 2018-05-02 WO PCT/JP2018/017527 patent/WO2019211907A1/ja unknown
- 2018-05-02 JP JP2020516998A patent/JP7152476B2/ja active Active
- 2018-05-02 CN CN201880093076.XA patent/CN112075101A/zh active Pending
- 2018-05-02 EP EP18917478.2A patent/EP3790321A4/en active Pending
- 2018-05-02 US US17/052,225 patent/US11483757B2/en active Active
-
2022
- 2022-09-22 US US17/950,202 patent/US11838847B2/en active Active
-
2023
- 2023-10-24 US US18/492,838 patent/US20240064604A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004282268A (ja) * | 2003-03-13 | 2004-10-07 | Sony Corp | 無線アドホック通信システム、端末、その端末における処理方法並びにその方法を端末に実行させるためのプログラム |
JP2005143046A (ja) | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Sangaku Renkei Kiko Kyushu:Kk | 無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法 |
WO2011105371A1 (ja) | 2010-02-23 | 2011-09-01 | 国立大学法人九州大学 | 通信システム、スレーブノード、ルート構築方法及びプログラム |
JP2011193341A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Oki Electric Industry Co Ltd | 無線通信装置、ネットワーク構成方法及びコンピュータプログラム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3790321A4 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021125705A (ja) * | 2020-01-31 | 2021-08-30 | 株式会社Ihi | IoTデータ伝送システム |
JP7562950B2 (ja) | 2020-01-31 | 2024-10-08 | 株式会社Ihi | IoTデータ伝送システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112075101A (zh) | 2020-12-11 |
EP3790321A1 (en) | 2021-03-10 |
US20230019905A1 (en) | 2023-01-19 |
JP7152476B2 (ja) | 2022-10-12 |
JPWO2019211907A1 (ja) | 2021-05-13 |
US11838847B2 (en) | 2023-12-05 |
US20210250841A1 (en) | 2021-08-12 |
US20240064604A1 (en) | 2024-02-22 |
EP3790321A4 (en) | 2021-12-22 |
US11483757B2 (en) | 2022-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11765639B2 (en) | Controlling tree topology over mesh topology based on autonomous decentralized control | |
JP4860381B2 (ja) | 無線通信システム、システム制御装置、無線基地局、無線通信端末、通信制御方法、および通信制御プログラム | |
US11178662B2 (en) | Network topology initialization protocol for wireless mesh network | |
US20110176508A1 (en) | Frequency Band Coordination Method and Radio Communication Apparatus in Cognitive Radio System | |
US11838847B2 (en) | Wireless route control method, wireless communication system, and wireless node | |
JP2009520445A (ja) | 無線メッシュネットワークでのルーティング | |
CN114845289B (zh) | 多跳组网方法、装置、设备及存储介质 | |
JP7549851B2 (ja) | 通信システム、通信方法、及び、ノード | |
JP7565546B2 (ja) | 無線ノード、無線通信システム、及び、無線通信方法 | |
CN114051742A (zh) | 通信系统中组切换的方法及装置 | |
Song et al. | A survey of single and multi-hop link schedulers for mmWave wireless systems | |
WO2019211906A1 (ja) | 無線ノード、無線リンク確立方法、及び、無線リンク確立プログラム | |
CN110392406A (zh) | 用于通信系统中切换的方法、设备及计算机可读介质 | |
CN107534979B (zh) | 一种无线通信设备和方法 | |
Biomo et al. | Exploiting multiple beam antennas for end-to-end delay reduction in ad hoc networks | |
JP7557817B2 (ja) | ノード | |
Zhang et al. | Cognitive radio scheduling for overwater communications | |
JP3920814B2 (ja) | 無線ネットワークのための制御方法及び無線通信システム | |
CN116744402A (zh) | 多跳组网方法、装置、设备及存储介质 | |
JP2006229338A (ja) | 無線ネットワークのルーティング方法及びルータ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18917478 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020516998 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2018917478 Country of ref document: EP Effective date: 20201202 |