(57)【要約】【課題】基地局に処理負荷を集中させることなく、３ホップ以上のマルチホップ環境でのリソース割り当てを実施することができる無線通信システムを得ること。【解決手段】本願の無線通信システムは、ゲートウェイ装置と、移動可能な無線移動局と、ゲートウェイ装置と無線移動局との通信を中継する無線中継局と、を備え、マルチホップ型の中継を行う無線通信システムであって、無線中継局のうちの少なくともいずれか１つの無線中継局は、無線移動局とゲートウェイ装置とを接続する通信経路のうち、自装置を含む所定の範囲の中継局管理経路で使用するリソースを管理するリソース管理部２６、を備え、ゲートウェイ装置は、中継局管理経路を除いた通信経路のリソースを管理する。【選択図】図３
2010193168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートウェイ装置と、移動可能な無線移動局と、前記ゲートウェイ装置と前記無線移動局との通信を中継する複数の無線中継局と、を備え、前記無線中継局間でマルチホップ型の中継を行う無線通信システムであって、
リソース管理中継局として動作する、前記無線中継局のうちの少なくともいずれか１つの無線中継局は、
前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置とを接続する通信経路のうち、自装置を含む所定の範囲の中継局管理経路で使用するリソースを管理する中継局リソース管理手段、
を備え、
前記ゲートウェイ装置は、
前記無線移動局と自装置とを接続する通信経路のうち、前記中継局管理経路を除いた通信経路であるゲートウェイ管理経路で使用するリソースを管理するゲートウェイリソース管理手段、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記リソース管理中継局および前記ゲートウェイ装置は、
使用されているリソースと通信経路との対応と、使用されていない使用可のリソースと、の情報であるリソース管理情報をそれぞれ保持し、
前記中継局リソース管理手段および前記ゲートウェイリソース管理手段は、自装置が保持するリソース管理情報に基づいて、自装置の管理する管理経路で使用するリソースを決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
リソースを所定の数に分割した分割リソースを定義し、
前記中継局リソース管理手段および前記ゲートウェイリソース管理手段は、前記使用するリソースを決定する処理として、自装置の管理する管理経路で使用する分割リソースを選択し、
前記リソース管理情報を、前記分割リソースごとに、その分割リソースが自システム内で使用されているか否かを示す使用可否とその分割リソースが使用されている通信経路とを対応づけた情報、とすることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記ゲートウェイ装置および前記リソース管理中継局は、
自身が保持するリソース管理情報から使用されているリソースの情報を抽出し、抽出した情報をリソース情報として通知するリソース通知手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記リソース管理中継局以外の無線中継局が、前記リソース管理中継局および前記ゲートウェイ装置と同様に、個別にリソース管理情報を保持することを特徴とする請求項２、３または４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記リソース管理中継局以外の無線中継局が、自身が保持するリソース管理情報から使用されているリソースの情報を抽出し、抽出した情報をリソース情報として通知するリソース通知手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記リソース通知手段は、前記リソース情報を定期的に通知することを特徴とする請求項４または６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
リソース管理情報を保持する無線中継局は、そのリソース管理情報と受信信号で使用されたリソースとに基づいて、前記受信信号が自装置宛ての信号であるか中継対象の信号であるかを判別することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項９】
リソース管理中継局は、自身の管理する通信経路とその通信経路に割り当てを要求するリソースとを含む中継局リソース要求を自身が管理する通信経路に送信し、
ゲートウェイ装置は、自身の管理する通信経路とその通信経路に割り当てを要求するリソースとを含むゲートウェイリソース要求を自身が管理する通信経路に送信し、
前記中継局リソース要求を受信した無線中継局は、自身の保持するリソース管理情報に基づいて、要求されたリソースが使用可であると判断した場合に、前記中継局リソース要求の送信元のリソース管理中継局に向けて割り当て完了通知を送信し、また、そのリソース管理中継局に対応する中継局管理経路上に、自身からみて前記無線移動局の方向に他の無線中継局が存在する場合には、その無線中継局に前記リソース要求を転送し、
前記ゲートウェイリソース要求を受信した無線中継局は、自身の保持するリソース管理情報に基づいて、要求されたリソースが使用可であると判断した場合に、前記ゲートウェイ装置に向けて割り当て完了通知を送信し、また、前記ゲートウェイ管理経路上に、自身からみて前記無線移動局の方向に他の無線中継局が存在する場合には、その無線中継局に前記リソース要求を転送し、
前記割り当て完了通知を受信した無線中継局は、対応するリソース管理中継局または前記ゲートウェイ装置に向けて、その割り当て完了通知を転送することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記中継局リソース要求を受信した無線中継局は、自身の保持するリソース管理情報に基づいて、要求されたリソースが使用されていると判断した場合に、そのリソースを使用中の通信経路に他のリソースを割り当て、前記中継局リソース要求に含まれた通信経路に要求されたリソースを割り当てるよう、リソース管理情報を更新し、
前記ゲートウェイリソース要求を受信した無線中継局は、自身の保持するリソース管理情報に基づいて、要求されたリソースが使用されていると判断した場合に、そのリソースを使用中の通信経路に他のリソースを割り当て、前記ゲーウェイリソース要求に含まれた通信経路に要求されたリソースを割り当てるよう、リソース管理情報を更新することを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記無線中継局および前記ゲートウェイ装置は、周辺の装置の通信を検知することにより、周辺の装置のリソース使用状況を把握し、前記リソース使用状況に基づいて自身の保持するリソース管理情報を更新することを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記中継局リソース管理手段および前記ゲートウェイリソース管理手段は、自身の管理する通信経路内では、その通信経路を構成する各リンクを一括して同一のリソースを割り当てるよう管理することを特徴する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記リソース管理中継局を前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置との通信経路のリンクごとに設定し、
前記中継局リソース管理手段および前記ゲートウェイリソース管理手段は、自身の管理する通信経路内では、その通信経路を構成するリンクごとにリソースを割り当てるよう管理することを特徴する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記無線中継局は、
受信信号の送信元までの経路で用いるリソースと受信信号の送信先の経路で用いるリソースとが異なる場合に、前記受信信号を送信先の経路で用いるリソースを用いた送信信号に変換するリソース切換え手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記中継局管理経路を自身から前記無線移動局までの通信経路とすることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置との通信経路に対するリソースの再割り当てを行う場合に、
前記中継局リソース管理手段が、自身から前記無線移動局までの通信経路についてリソースの再割り当てを行うことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記無線中継局は、受信信号を、そのまま、または、増幅して転送することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の無線通信システム。
【請求項１８】
ゲートウェイ装置と、移動可能な無線移動局と、前記ゲートウェイ装置と前記無線移動局との通信を中継する複数の無線中継局と、を備え、前記無線中継局間でマルチホップ型の中継を行う無線通信システムにおける前記無線中継局であって、
前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置とを接続する通信経路のうち、自装置を含む所定の範囲の中継局管理経路で使用するリソースを管理する中継局リソース管理手段、
を備えることを特徴とする無線中継局。
【請求項１９】
ゲートウェイ装置と、移動可能な無線移動局と、前記ゲートウェイ装置と前記無線移動局との通信を中継する複数の無線中継局と、を備え、前記無線中継局間でマルチホップ型の中継を行う無線通信システムにおけるリソース管理方法であって、
リソース管理中継局として動作する、前記無線中継局のうちの少なくともいずれか１つの無線中継局が、前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置とを接続する通信経路のうち、自装置を含む所定の範囲の中継局管理経路で使用するリソースを管理する中継局リソース管理ステップと、
前記ゲートウェイ装置が、前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置とを接続する通信経路のうち、前記中継局経路を除いた通信経路であるゲートウェイ管理経路で使用するリソースを管理するゲートウェイリソース管理ステップと、
を含むことを特徴とするリソース管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップセルラネットワークにおいてリソースの割り当てを行う無線通信システム、無線中継局およびリソース管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラネットワークの一形態として、コアネットワークと接続する基地局装置と移動端末との間に中継局装置を設置し、マルチホップ通信を行うマルチホップセルラネットワークシステムが広く研究されている。
【０００３】
多くのマルチホップセルラネットワークでは、基地局装置と移動端末の間に設置する中継局装置は一台を仮定しており、リソース割り当てでは、基地局装置と中継局装置間、中継局装置と移動端末間に対してそれぞれ割り当てを行う。また、リソース割り当ては、基地局装置が行うことが想定されている。
【０００４】
このようなリソース割り当ての方式の例として、中継局装置が、基地局装置と中継局装置間、中継局装置と移動局間に必要なリソースを算出し、その合計値以上のリソースを基地局装置が中継局装置に割り当てる、という基地局が集中してリソースを制御する方式がある（たとえば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
また、リンク間の信号の干渉を防ぐリソース割り当て方式として、使用周波数帯域を、第１の周波数帯域と第２の周波数帯域に分け、第１の周波数帯域を移動端末または中継局装置と基地局との通信に使用し、第２の周波数帯域を基地局または中継局装置と端末との通信に使用する方式がある（たとえば、下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６８０９２号公報
【特許文献２】特開２００７−１１６７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のマルチホップセルラネットワークにおけるリソース割り当て方式では、基地局装置と中継局装置、中継局装置と移動端末の２ホップのリソース割り当てを考慮している。そのため、３ホップ以上の通信に適用できない、または、適用した場合に通信や処理が複雑化する、という問題点があった。
【０００８】
たとえば、上記特許文献１に記載の方式の場合、ホップ数の増加によって、制御メッセージの増加、割り当てリソース数増加が生じ、処理が複雑化する。また、上記特許文献２に記載の方法の場合、周波数帯域をホップ数に応じて分割する必要があり、ホップ数が一様でないネットワークに適用した場合、割り当て処理が複雑化すると考えられる。
【０００９】
また、上記従来のリソース割り当て方式では、基地局装置が、リソース割り当てを行っている。そのため、中継局装置が増加した場合、基地局装置の処理負荷が大きくなる、といった問題があった。さらに、ハンドオーバなどによりリソースの再割り当てが発生した場合、基地局まで再割り当てメッセージを送り、基地局が再割り当てを実施するため、遅延が増加する、という問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複雑な処理を避けて、また、基地局装置に処理負荷を集中させることなく、３ホップ以上のマルチホップ環境でのリソース割り当てを実施することができる無線通信システム、無線中継局およびリソース管理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ゲートウェイ装置と、移動可能な無線移動局と、前記ゲートウェイ装置と前記無線移動局との通信を中継する複数の無線中継局と、を備え、前記無線中継局間でマルチホップ型の中継を行う無線通信システムであって、リソース管理中継局として動作する、前記無線中継局のうちの少なくともいずれか１つの無線中継局は、前記無線移動局と前記ゲートウェイ装置とを接続する通信経路のうち、自装置を含む所定の範囲の中継局管理経路で使用するリソースを管理する中継局リソース管理手段、を備え、前記ゲートウェイ装置は、前記無線移動局と自装置とを接続する通信経路のうち、前記中継局管理経路を除いた通信経路であるゲートウェイ管理経路で使用するリソースを管理するゲートウェイリソース管理手段、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、無線中継局にリソース管理機能を持たせ、マルチホップセルラゲートウェイは、マルチホップセルラゲートウェイとリソース管理機能を持つ無線中継局間のリソースを管理し、リソース管理機能を持つ無線中継局は、自身と無線移動局の間のリソースを管理するようにしたので、複雑な処理を避けて、また、基地局装置に処理負荷を集中させることなく、３ホップ以上のマルチホップ環境でのリソース割り当てを実施することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の基本構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１のマルチホップセルラゲートウェイの機能構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１の無線中継局の機能構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の無線移動局の機能構成例を示す図である。
【図５】図５は、リソース管理テーブルの一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１のリソース管理方法の一例を示すシーケンス図である。
【図７】図７は、実施の形態２の通信システムの基本構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態２のマルチホップセルラゲートウェイの機能構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２の無線中継局の機能構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２のリソース管理テーブルの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２のリソース管理方法の一例を示すシーケンス図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３のリソース割り当て方法の一例を示すシーケンス図である。
【図１３】図１３は、実施の形態４のリソース割り当て方法の一例を示すシーケンス図である。
【図１４】図１４は、実施の形態５の無線中継局の機能構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる無線通信システム、無線中継局およびリソース管理方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の基本構成例を示す図である。本発明にかかる通信システムは、図１に示すように、コアネットワークとの接続インタフェースを持つマルチホップセルラゲートウェイ１と、マルチホップセルラゲートウェイが送受信するデータを中継する無線中継局２−１〜２−３と、移動可能な無線局であり、いずれかの無線中継局２−１〜２−３と無線通信を行う無線移動局３と、で構成される。本実施の形態の通信システムはマルチホップ型セルラネットワークを構成しており、無線中継局２−１〜２−３は、マルチホップセルラゲートウェイ１から送信されたデータを無線移動局３へ、無線移動局３から送信されたデータをマルチホップセルラゲートウェイ１へそれぞれ届けるために、直接無線通信ができない宛先の場合には、無線中継２−１〜２−３間の転送を実施する。
【００１６】
ここでは、マルチホップセルラゲートウェイ１と無線中継局２−１、無線中継局２−１と無線中継局２−２、無線中継局２−２と無線中継局２−３、無線中継局２−３と無線移動局２−３のそれぞれは、お互いが通信エリア内であり、直接通信が可能であるとする。また、マルチホップセルラゲートウェイ１は無線中継局２−１〜２−３、無線移動局３に対して無線リソース管理を行う機能を有する。また、無線中継局２−１〜２−３は、無線中継局２−１〜２−３、無線移動局３に対して無線リソース管理を行う機能を有し、無線移動局の移動を制御する機能を有する。また、マルチホップセルラゲートウェイ１および無線中継局２−１〜２−３は、それぞれ自装置が使用可能なリソース情報を管理するリソース管理テーブルと、既存のアドホックルーティングなどによりマルチホップセルラゲートウェイ１または無線移動局３へのデータを転送するためのルーティングテーブルと、を保持している。
【００１７】
図２は、マルチホップセルラゲートウェイ１の機能構成例を示す図である。マルチホップセルラゲートウェイ１は、コアネットワークと有線接続するためのインタフェースである有線Ｉ／Ｆ（Interface）部１１と、無線中継局２−１〜２−３と無線接続するためのインタフェースである無線Ｉ／Ｆ部１２と、各種制御メッセージを処理する制御メッセージ処理部１３と、ルート決定処理を行う経路決定部１４と、リソース管理を行うリソース管理部１５と、を備える。
【００１８】
図３は、無線中継局２−１〜２−３の機能構成例を示す図である。無線中継局２−１〜２−３は同様の構成とし、図３では、代表して無線中継局２と表している。無線中継局２−１〜２−３は、マルチホップセルラゲートウェイ１，他の無線中継局２−１〜２−３，無線移動局３と無線接続するためのインタフェースである無線Ｉ／Ｆ部２１と、受信信号をそのまま、または増幅して転送する処理を行う無線信号中継部２２と、各種制御メッセージを処理する制御メッセージ処理部２３と、ルート決定処理を行う経路決定部２４と、セルラネットワーク管理局選択部２５と、リソース管理部２６と、移動制御部２７と、を備える。セルラネットワーク管理局選択部２５は、リソース管理機能、移動制御機能の有無を決定し、リソース管理部２６は、自装置および周辺装置のリソース使用情報を管理し、また、リソースの使用経路を管理することで、受信した信号のリソースに基づいて自装置宛の信号であるか中継用の信号であるかを判断する機能を有する。移動制御部２７は、無線移動局３のハンドオーバ制御を行う。
【００１９】
図４は、無線移動局３の機能構成例を示す図である。無線移動局３は、無線中継局２−１〜２−３と無線接続するためのインタフェースである無線Ｉ／Ｆ部３１と、各種制御メッセージを処理する制御メッセージ処理部３２と、を備える。
【００２０】
図５は、マルチホップセルラゲートウェイ１および無線中継局２−１〜２−３がそれぞれ保持するリソース管理テーブルの一例を示す図である。リソース管理テーブルには、リソースを識別する識別番号であるリソース番号、そのリソースの使用可否、リソースが使用されている経路、等が格納されている。
【００２１】
なお、リソース番号としては、たとえば、周波数帯を割り当てる場合には、通信システムで使用可能な周波数帯をｎ個に分割し、分割した周波数帯にそれぞれ番号を割り振っておく。このリソース番号と実施のリソース（分割した周波数帯）との対応は、マルチホップセルラゲートウェイ１および無線中継局２−１〜２−３が保持しているとする。また、使用可否は、たとえば、そのリソース番号のリソースが使用されているか否かを示す情報とし、図５では、そのリソース番号のリソースが使用されていて使用不可の場合×で表し、そのリソース番号に対応するリソースが使用されていない場合には○で表す。
【００２２】
つづいて、本実施の形態の動作について説明する。図６は、本実施の形態のリソース管理方法の一例を示すシーケンス図である。ここでは、無線中継局２−２が無線移動局３に対して、無線リソース管理機能、移動制御機能を提供する例について説明する。すなわち、無線中継局２−２のセルラネットワーク管理局選択部２５は、無線リソース管理機能、移動制御機能を有りに設定し、無線中継局２−１，２−３のセルラネットワーク管理局選択部２５は無線リソース管理機能、移動制御機能を無に設定しているとする。このとき、マルチホップセルラゲートウェイ１が、自身と無線中継局２−２との間のリソースを管理し、無線中継局２−２が自身と無線移動局３との間のリソースを管理することになる。
【００２３】
まず、無線中継局２−３は、無線Ｉ／Ｆ部２１経由で制御メッセージ処理部２３が、無線移動局３から無線接続要求メッセージを受信する（ステップＳ１１）と、受信した無線接続要求メッセージを無線Ｉ／Ｆ部２１経由で無線中継局２−２へ転送する（ステップＳ１２）。なお、以下の説明では、無線中継局２−１〜２―３での各メッセージの処理は、特記しない場合は無線Ｉ／Ｆ部を経由して制御メッセージ処理部２３が実施することとする。
【００２４】
無線中継局２−２は、無線接続要求メッセージを受信すると、受信した接続要求メッセージを無線中継局２−１へ転送する（ステップＳ１３）。また、ここでは、上述のように無線中継局２−２が無線移動局３との間のリソースを管理するよう設定されているため、無線中継局２−２は、ステップＳ１２で無線接続要求メッセージを受信すると、自身と無線移動局３との間で使用するリソースを要求するリソース要求メッセージを無線中継局２−３に送信する（ステップＳ１４）。具体的には、無線中継局２−２では、リソース管理部２６が、自装置が管理するリソース管理テーブルから使用可能なリソースを指定（たとえば図５で示したリソース番号の“１”を指定)し、指定したリソース番号に対応する使用通信経路と使用可否（使用可否を否とする）をリソース管理テーブルに登録し、制御メッセージ処理部２３が無線Ｉ／Ｆ部２１経由で、指定したリソース番号とその経路を含むリソース要求メッセージを無線中継局２−３へ送信する。
【００２５】
リソース要求メッセージを受信した無線中継局２−３は、リソース管理部２６が、自装置が管理するリソース管理テーブルへリソース要求メッセージで指定されたリソース番号と使用通信経路を登録し、また対応するリソース番号の使用可否を否とし、リソース割り当て完了メッセージを無線中継局２−２へ送信する（ステップＳ１５）。このリソース割り当て完了メッセージを受信することにより、無線中継局２−２は、自身が指定したリソースが割り当てられたと判断することができる。
【００２６】
また、無線中継局２−１は、ステップＳ１３で転送された無線接続要求メッセージを受信すると、受信した接続要求メッセージをマルチホップセルラゲートウェイ１へ転送する（ステップＳ１６）。無線接続要求メッセージを受信したマルチホップセルラゲートウェイ１では、自身と無線中継局２−２との間で使用するリソースを要求するリソース要求メッセージを無線中継局２−１へ送信する（ステップＳ１７）。具体的には、マルチホップセルラゲートウェイ１は、リソース管理部１５が、自装置が管理するリソース管理テーブルから使用可能なリソースを指定(たとえば図５で示したリソース番号の“３”を指定)し、指定したリソース番号と使用通信経路と使用可否をリソース管理テーブルに登録し、制御メッセージ処理部１３が無線Ｉ／Ｆ部１２経由でそのリソース番号と使用通信経路を含むリソース要求メッセージを無線中継局２−１へ送信する（ステップＳ１７）。
【００２７】
リソース要求メッセージを受信した無線中継局２−１では、リソース管理部２６が、自装置が管理するリソース管理テーブルへリソース要求メッセージで指定されたリソース番号と使用通信経路を登録し、また対応するリソース番号の使用可否を否とし、受信したリソース要求メッセージを制御メッセージ処理部２３が無線Ｉ／Ｆ部２１経由で無線中継局２−２へ転送する（ステップＳ１８）。リソース要求メッセージを受信した無線中継局２−２は、リソース管理部２６が自装置が管理するリソース管理テーブルへリソース要求メッセージで指定されたリソース番号と使用通信経路を登録し、また対応するリソース番号の使用可否を否とし、リソース割り当て完了メッセージを制御メッセージ処理部２３が無線Ｉ／Ｆ部２１経由で無線中継局２−１へ送信する（ステップＳ１９）。リソース割り当て完了メッセージを受信した無線中継局２−１は、受信したリソース割り当て完了メッセージをマルチホップセルラゲートウェイ１へ転送する（ステップＳ２０）。このリソース割り当て完了メッセージを受信することにより、マルチホップセルラゲートウェイ１は、自身が指定したリソースが割り当てられたと判断することができる。
【００２８】
以上述べた手順は、マルチホップセルラゲートウェイ１，無線中継局２−２がそれぞれ指定したリソースが、いずれも割り当て可能であった例と示している。すなわち、リソース要求メッセージを受信した無線中継局２−１〜２−３では、そのメッセージで指定されたリソース番号の使用可否が使用可であった例を示している。なお、マルチホップセルラゲートウェイ１または無線中継局２−２が、接続要求メッセージを受信した際に、自装置が管理するリソース管理テーブルで使用可のリソースが無い場合には、リソース割り当て不可と判断し、無線移動局３の接続は拒否される。また、リソース要求メッセージを受信した無線中継局２−１〜２−３が、メッセージで指定されたリソース番号が、自身の管理するリソース管理テーブルで使用不可であった場合にも、同様に、リソース割り当て不可と判断し、無線移動局３の接続は拒否される。
【００２９】
また、無線移動局３の移動等によりリソース再割り当てが必要な場合、リソース管理機能を持つ（たとえば、この例では無線中継局２−２）が自装置と無線移動局３間のリソースを再割り当てすることで、リソース再割り当てにかかる遅延、オーバヘッドを削減することができる。なお、本実施の形態では、無線中継局２−２が自装置と無線移動局３の間のリソースの管理を行うようにしたが、これに限らず、無線中継局２−１，無線中継局２−３が自装置と無線移動局３の間のリソースの管理を行うようにしてもよい。この場合、無線移動局３の間のリソースの管理を行う無線中継局が、無線移動局３から無線接続要求メッセージを受信した場合、無線移動局３へ向けてリソース要求メッセージを送信するようにすればよい。
【００３０】
このように、本実施の形態では、無線中継局２−１〜２−３のうち１つ以上にリソース管理機能を持たせ、マルチホップセルラゲートウェイ１は、マルチホップセルラゲートウェイ１とリソース管理機能を持つ無線中継局間のリソースを管理し、リソース管理機能を持つ無線中継局は、自身と無線移動局３の間のリソースを管理するようにした。そのため、マルチホップセルラゲートウェイ１とリソース管理機能を持つ無線中継局との２つでリソースを分散的に管理することができ、基地局装置に処理負荷を集中させることなく、３ホップ以上のマルチホップ環境でのリソース割り当てを実施することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の基本構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、実施の形態１と同様にマルチホップ型セルラネットワークを構成している。本実施の形態の通信システムは、マルチホップセルラゲートウェイ１ａと、無線中継局２ａ−１〜２ａ−６と、無線移動局３−１，３−２と、で構成される。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図８は、本実施の形態のマルチホップセルラゲートウェイ１ａの機能構成例を示す図である。本実施の形態のマルチホップセルラゲートウェイ１ａは、リソース情報通知部１６を追加する以外は、実施の形態１のマルチホップセルラゲートウェイ１と同様である。
【００３３】
図９は、本実施の形態の無線中継局２ａ−１〜２ａ−６の機能構成例を示す図である。本実施の形態の無線中継局２ａ−１〜２ａ−６は、リソース情報通知部２８を追加する以外は、実施の形態１の無線中継局２−１〜２−３と同様である。リソース情報通知部２８は、自装置のセルラネットワーク管理局選択部２５によって、リソース管理機能、移動制御機能の提供が有りと指定されている場合に、自装置が管理するリソース情報を通知する。
【００３４】
無線移動局３−１，３−２の構成は、実施の形態１の無線移動局３と同様である。本実施の形態では、無線移動局３−１，３−２ごとに、その局にリソース管理機能、移動制御機能を提供する無線中継局２ａ−１〜２ａ−６を選択できるようにしている。
【００３５】
図１０は、マルチホップセルラゲートウェイ１ａ、無線中継局２ａ−１〜２ａ−６が保持するリソース管理テーブルの一例を示す図である。本実施の形態のリソース管理テーブルは、実施の形態１と同様に、リソース番号、使用可否、使用通信経路の情報を含んでいる。なお、以下、本実施の形態では、経路等を示すために装置を簡略化して示す際には、マルチホップセルラゲートウェイ１ａをＡ，無線中継局２ａ−１〜２ａ−６をＢ〜Ｇ，無線移動局３−１，３−２をＨ，Ｉとそれぞれ表すこととする。
【００３６】
図１１は、本実施の形態のリソース管理方法の一例を示すシーケンス図である。ここでは、マルチホップセルラゲートウェイ１ａ（Ａ）から無線移動局３−１（Ｈ）までの経路は、「マルチホップセルラゲートウェイ１ａ（Ａ）→無線中継局２ａ−１（Ｂ）→無線中継局２ａ−２（Ｃ）→無線中継局２ａ−３（Ｄ）→無線中継局２ａ−４（Ｅ）→無線中継局２ａ−５（Ｆ）→無線移動局３−１（Ｈ）」とする。また、無線移動局３−１（Ｈ）については、無線中継局２ａ−４がリソース管理機能、移動管理機能を提供することとする。マルチホップセルラゲートウェイ１ａから無線移動局３−２（Ｉ）までの経路は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｇ→Ｉとし、無線移動局３−２については、無線中継局２ａ−２が、リソース管理機能、移動管理機能を提供する。
【００３７】
図１１を用いて、マルチホップセルラゲートウェイ１ａから無線移動局３−１までのリソース割り当ては完了済みで、新たにマルチホップセルラゲートウェイ１ａから無線移動局３−２までのリソース割り当てを行う場合の動作について説明する。なお、以下、無線中継局２ａ−１〜２ａ−６では、各種メッセージに関する処理は、無線Ｉ／Ｆ部２１経由で制御メッセージ処理部２３が実施し、リソース管理テーブルの更新に関する処理はリソース管理部２６が実施することとする。
【００３８】
無線中継局２ａ−４は、無線移動局３−１について割り当てたリソースをマルチホップセルラゲートウェイ１ａおよびマルチホップセルラゲートウェイ１ａまでの経路上の装置に通知するために、割り当てたリソースを示すリソース情報をマルチホップセルラゲートウェイ１ａに宛てて送信する（ステップＳ３１）。このリソース情報として、たとえば、リソース番号と使用通信経路の情報を含むこととする。無線中継局２ａ−３は、受信したリソース情報に基づいて、自身が管理しているリソース管理テーブルを更新する。各無線中継局２ａ−１〜無線中継局２ａ−６は、このように、自身が管理するリソース管理テーブルに使用不可のリソース番号がある場合には、そのリソース番号を使用している経路上の装置にリソース情報として使用不可のリソース番号を所定のタイミングで送信することとする。このリソース情報の送信方法に制約はなく、たとえば、定期的に通知するようにしてもよいし、他の制御情報またはデータを送信する場合にその制御情報またはデータに付加して送信するようにしてもよい。
【００３９】
無線中継局２ａ−３は、受信したリソース情報に基づいて、自身が管理しているリソース管理テーブルを更新し、リソース情報を無線中継局２ａ−２に転送する（ステップＳ３２）。無線中継局２ａ−２は、受信したリソース情報に基づいて、自身が管理しているリソース管理テーブルを更新し、リソース情報を無線中継局２ａ−１に転送する（ステップＳ３３）。無線中継局２ａ−１は、受信したリソース情報に基づいて、自身が管理しているリソース管理テーブルを更新し、リソース情報をマルチホップセルラゲートウェイ１ａに転送する（ステップＳ３４）。マルチホップセルラゲートウェイ１ａは、受信したリソース情報に基づいて、自身が管理しているリソース管理テーブルを更新する。図１０では、このように、マルチホップセルラゲートウェイ１ａから無線移動局３−１までの経路で使用するリソース情報が反映されたのちの各装置が保持するリソース管理テーブルの例を示している。ここでは、Ａ〜Ｅの経路では、リソース番号が“１”に対応するリソースが割り当てられ、Ｅ〜Ｈの経路では、リソース番号が“３”に対応するリソースが割り当てられているとする。
【００４０】
一方、無線中継局３−２は、マルチホップセルラゲートウェイ１ａに宛てた接続要求メッセージを無線中継局２ａ−６に送信する（ステップＳ３５）。無線中継局２ａ−６は、受信した接続要求メッセージを無線中継局２ａ−４に転送し（ステップＳ３６）、無線中継局２ａ−４は、受信した接続要求メッセージを無線中継局２ａ−３に転送する（ステップＳ３７）。さらに、無線中継局２ａ−３は、受信した接続要求メッセージを無線中継局２ａ−２に転送し（ステップＳ３８）、無線中継局２ａ−２は、受信した接続要求メッセージを無線中継局２ａ−１に転送し（ステップＳ３９）、無線中継局２ａ−１は、受信した接続要求メッセージをマルチホップセルラゲートウェイ１ａに転送する（ステップＳ４０）。
【００４１】
また、無線中継局２ａ−２は、ステップＳ３８で転送された接続要求メッセージを受信すると、自装置が管理するリソース管理テーブルから使用可能なリソース番号（たとえば、リソース番号“５”)を指定し、リソース管理テーブルに登録し、指定したリソース番号と使用通信経路を含むリソース要求メッセージを無線中継局２ａ−３へ送信する（ステップＳ４１）。これ以降の動作は実施の形態１と同様である。具体的には、無線中継局２ａ−３は、受信したリソース要求メッセージに基づいて自装置が管理するリソース管理テーブルを更新し、リソース要求メッセージを無線中継局２ａ−４へ転送する（ステップＳ４２）。無線中継局２ａ−４は、受信したリソース要求メッセージに基づいて自装置が管理するリソース管理テーブルを更新し、リソース要求メッセージを無線中継局２ａ−６へ転送する（ステップＳ４３）。
【００４２】
本実施の形態では、マルチホップセルラゲートウェイ１ａおよび無線中継局２ａ−１〜２ａ−６がそれぞれ、自身のリソース管理テーブルで使用不可となっているリソース番号を対応する経路上の装置にリソース情報として通知しているため、接続要求メッセージに基づいてリソースを指定する際に、すでに割り当て済みのリソースを指定することがない。このため、実施の形態１では、リソース要求メッセージを受信した無線中継局がリソース割り当て完了メッセージを送信していたが、本実施の形態では、リソース割り当て完了メッセージを通知しなくてもよいが、確認のため、リソース要求メッセージを受信した無線中継局が、リソースを指定した無線中継局へリソース割り当て完了メッセージを通知するようにしてもよい。
【００４３】
このように、本実施の形態では、無線移動局３−１，３−２のそれぞれについて、リソース管理機能を提供する無線中継局を設定できることとし、また、マルチホップセルラゲートウェイ１ａ，無線中継局２ａ−１〜２ａ−６が、それぞれ自装置が管理しているリソース管理テーブルで、使用不可となっているリソースをリソース情報として通知するようにした。そのため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、無線移動局が複数存在する場合にも、割り当てを要求するリソースを指定する際、既に割り当て済みリソースが指定されるのを回避することができる。
【００４４】
実施の形態３．
図１２は、本発明にかかる本実施の形態３のリソース割り当て方法の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態２と同様であり、また、本実施の形態のマルチホップセルラゲートウェイ，無線中継局，無線端末の構成も実施の形態２と同様である。実施の形態２と同様の構成要素は、実施の形態２と同一の符号を用いて説明する。
【００４５】
ここでは、マルチホップセルラゲートウェイ１ａ（Ａ）から無線移動局３−１（Ｈ）までのリソース割り当ては完了済みで、新たにマルチホップセルラゲートウェイ１ａ（Ａ）から無線移動局３−２（Ｉ）までのリソース割り当てを行う動作について図１２を用いて説明する。なお、図１２の例では、実施の形態２と同様に、無線移動局３−２については、無線中継局２ａ−２が、リソース管理機能、移動管理機能を提供するとする。
【００４６】
無線中継局３−２は、実施の形態１のステップＳ３５と同様に、マルチホップセルラゲートウェイ１ａに宛てた接続要求メッセージを無線中継局２ａ−６に送信する（ステップＳ５１）。以降、接続要求メッセージは、実施の形態２のステップＳ３６〜Ｓ４０と同様に、無線中継局２ａ−４，無線中継局２ａ−３，無線中継局２ａ−２，無線中継局２ａ−１で転送され、マルチホップセルラゲートウェイ１ａが受信する（ステップＳ５２〜５６）。
【００４７】
一方、無線中継局２ａ−２は、実施の形態２のステップＳ４１と同様に、ステップＳ５４で転送された接続要求メッセージを受信すると、自装置が管理するリソース管理テーブルから使用可能なリソース（たとえばリソース番号“３”）を指定し、リソース管理テーブルに登録し、指定したリソース番号と使用通信経路を含むリソース要求メッセージを無線中継局２ａ−３へ送信する（ステップＳ５７）。
【００４８】
そして、実施の形態２のステップＳ４２と同様のステップＳ５８で、無線中継局２ａ−３が無線中継局２ａ−４へリソース要求メッセージを転送する（ステップＳ５８）。無線中継局２ａ−４は、リソース要求メッセージを受信するが、ここでは、自装置が管理するリソース管理テーブルでは、リソース要求メッセージで指定されたリソース番号が使用不可であったとする。この場合、無線中継局２ａ−４は、自装置の管理するリソース管理テーブルで使用可となっているリソース番号（たとえば、リソース番号“５”）を含むリソース情報メッセージを無線中継局２ａ−３へ送信する（ステップＳ５９）。
【００４９】
無線中継局２ａ−３は、受信したリソース情報メッセージを無線中継局２ａ−２に転送する（ステップＳ６０）。無線中継局２ａ−２は、受信したリソース情報メッセージに含まれるリソース番号が、自装置の管理するリソース管理テーブルで使用可である場合には、再度リソース要求メッセージを送信する。このリソース要求メッセージの送信以降の処理は、実施の形態２のステップＳ４１〜Ｓ４３と同様である。
【００５０】
実施の形態２では、リソース情報メッセージとして、各装置が、自装置の管理するリソース管理テーブルで使用不可となっているリソースを通知するようにしたが、このように、本実施の形態では、リソース要求メッセージで要求されたリソース番号が自装置の管理するリソース管理テーブルで使用不可であった場合にリソース情報メッセージを送信し、また、リソース情報メッセージに使用可のリソース番号を含めるようにする。
【００５１】
このように、本実施の形態では、リソース割り当てが不可であった無線中継局が、その装置が管理するリソース管理テーブルで使用可となっているリソース番号をリソース情報として通知するようにした。そのため、割り当て不可による通信拒否を軽減できる。また、割り当て不可の場合にのみメッセージを送信するため、実施の形態２に比べ待機状態でのメッセージ送信によるオーバヘッドを軽減できる。
【００５２】
実施の形態４．
図１３は、本発明にかかる実施の形態４のリソース割り当て方法の一例を示すシーケンス図である。本実施の形態の通信システムの構成は実施の形態２と同様であり、また、本実施の形態のマルチホップセルラゲートウェイ，無線中継局，無線端末の構成も実施の形態２と同様である。実施の形態２と同様の構成要素は、実施の形態２と同一の符号を用いて説明する。
【００５３】
ここでは、図１２の例と同様に、マルチホップセルラゲートウェイ１ａ（Ａ）から無線移動局３−１（Ｈ）までのリソース割り当ては完了済みで、新たにマルチホップセルラゲートウェイ１ａ（Ａ）から無線移動局３−２（Ｉ）までのリソース割り当てを行う動作について説明する。なお、図１３の例では、実施の形態２と同様に、無線移動局３−２については、無線中継局２ａ−２が、リソース管理機能、移動管理機能を提供するとする。
【００５４】
まず、実施の形態３と同様にステップＳ５１〜ステップＳ５６が実施され、無線移動局３−２から送信された接続要求メッセージがマルチホップセルラゲートウェイ１ａまで転送される。さらに、実施の形態３と同様にステップＳ５７，Ｓ５８が実施される。
【００５５】
ここでは、実施の形態３と同様に、無線中継局２ａ−４が、ステップＳ５８で転送されたリソース要求メッセージで指定されたリソース番号が、自装置の管理するリソース管理テーブルで使用不可であったとする。無線中継局２ａ−４は、リソース要求メッセージで指定されたリソース番号を割り当てるよう再割り当てを要求するリソース再割り当て要求メッセージを無線中継局２ａ−６に送信する（ステップＳ６１）。また、この際、無線中継局２ａ−４は自装置の管理するリソース管理テーブルの指定されたリソース番号に対応する使用通信経路を「Ｃ〜Ｉ」に書き換える。
【００５６】
無線中継局２ａ−６は、ステップＳ６１で送信されたリソース再割り当て要求メッセージを受信すると自装置の管理するリソース管理テーブルを再割り当て要求メッセージに基づいて更新する。なお、ここでは、再割り当て要求メッセージを受信した場合には、そのメッセージで指定されたリソース番号が自装置の管理するリソース管理テーブルで使用不可となっている場合にも、そのリソース番号を指定された経路で使用されているという情報に書き換えることとする。すなわち、リソース再割り当て要求メッセージで指定されたリソース番号について、それまで割り当てていた通信経路より再割り当て要求メッセージで要求された経路に対して優先して割り当てることになる。これ以降の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５７】
このように、本実施の形態では、無線中継局が、リソース要求メッセージを受信した際に、そのメッセージで指定されたリソース番号が自装置の管理するリソース管理テーブルで使用不可であった場合にリソース再割り当てメッセージを送信し、そのメッセージを受信した無線中継局は、そのメッセージに基づいて自装置のリソース管理テーブルを更新するようにした。そのため、たとえば優先度の高い通信にリソースを割り当てる場合にリソース再割り当てメッセージを送信するようにすれば、既に割り当てられている他の通信より優先してリソースを割り当てることができ、優先度をつけた通信に応用することができる。
【００５８】
実施の形態５．
図１４は、本発明にかかる無線中継局２ｂの実施の形態５の機能構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成は、無線中継局２−１〜２−３を無線中継局２ｂ−１〜２ｂ−３に替える以外は、実施の形態１と同様であり、また、本実施の形態のマルチホップセルラゲートウェイ，無線端末の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１または実施の形態２と同様の構成要素は、実施の形態１または実施の形態２と同一の符号を用いて説明する。
【００５９】
図１４に示すように、本実施の形態の無線中継局２ｂは、実施の形態２の無線中継局２ａに、受信した信号を異なるリソースに割り当てて転送するリソース切換部２９を追加する以外は、実施の形態２の無線中継局２ａと同様である。
【００６０】
つづいて、本実施の形態の動作について実施の形態１と異なる部分について図６を用いて説明する。本実施の形態では、リンクごとに、すなわち無線通信を行う装置間ごとに、使用するリソースを割り当てることができるようにしている。ここでは、マルチホップセルラゲートウェイ１と無線中継局２−１間についてはマルチホップセルラゲートウェイ１が、無線中継局２−１と無線中継局２−２間については無線中継局２−１が、無線中継局２−２と無線中継局２−３間については無線中継局２−２が、無線中継局２−３と無線移動局３間については無線中継局２−２が、それぞれ割り当てるリソースの候補を選択することとする。また、ここでは、実施の形態１と同様に、無線中継局２−２が無線移動局３に対して、無線リソース管理機能、移動制御機能を提供する例について説明する。
【００６１】
なお、以下、本実施の形態では、経路等を示すために装置を簡略化して示す際には、マルチホップセルラゲートウェイ１をＡ，無線中継局２ｂ−１〜２ｂ−３をＢ〜Ｄ，無線移動局３をＥとそれぞれ表すこととする。
【００６２】
本実施の形態では、実施の形態１と同様にステップＳ１１〜ステップＳ２０を実施するが、ステップＳ１５，ステップＳ１８，ステップＳ１９，ステップＳ２０で送信するメッセージの内容が以下のように実施の形態１と異なる。
【００６３】
ステップＳ１５では、無線中継局２ｂ−３は、受信したリソース要求メッセージで指定されたリソース（たとえば、リソース番号“１”）が、自装置が管理するリソース管理テーブルで使用可能であるかを判断し、使用可能な場合は、自装置が管理するリソース管理テーブルから指定されたリソースとは別の使用可能なリソース（たとえば、リソース番号“３”）を選択し、リソース管理テーブルに登録し（選択したリソース番号を使用不可とし、使用通信経路としてＤ−Ｅを登録）、リソース割り当て完了メッセージを無線中継局２ｂ−２へ送信する。
【００６４】
ステップＳ１８では、無線中継局２ｂ−１は、受信したリソース要求メッセージで指定されたリソース（たとえば、リソース番号“５”）が、自装置が管理するリソース管理テーブルで使用可能であるかを判断し、使用可能な場合は、自装置が管理するリソース管理テーブルから指定されたリソースとは別の使用可能なリソース（たとえば、リソース番号“７”）を選択し、リソース管理テーブルに登録し（選択したリソース番号を使用不可とし、使用通信経路としてＢ−Ｃを登録し）、選択したリソース番号を含むリソース要求メッセージを無線中継局２ｂ−２へ送信する。
【００６５】
ステップＳ１９では、無線中継局２ｂ−２は、受信したリソース要求メッセージで指定されたリソース（たとえば、リソース番号“７”）が、自装置が管理するリソース管理テーブルで使用可能であるかを判断し、使用可能な場合は、リソース割り当て完了メッセージを無線中継局２ｂ−１へ送信する。また、ステップＳ２０は、受信したリソース割り当て完了メッセージをマルチホップセルラゲートウェイ１へ転送する。
【００６６】
また、マルチホップセルラゲートウェイ１，無線中継局２ｂ−１〜２ｂ−３は、周辺局を検出するための通信のセンシングによりリソース情報を取得するか、または、周辺局にリソース情報を通知することにより、周辺のマルチホップセルラゲートウェイ１，無線中継局２ｂ−１〜２ｂ−３が用いているリソース情報を取得し、自装置のリソース管理テーブルに反映させる。
【００６７】
本実施の形態では、リンクごとにリソースを割り当てるため、無線中継局２ｂ−１〜２ｂ−３では受信した信号を、受信した信号とは異なるリソースを用いて送信する場合がある。その場合には、リソース切換え部２９が、無線中継部２２から入力された信号をリソース管理部２６からの指示に基づいて異なるリソースを用いた信号に変換し、無線中継部２２に出力する。
【００６８】
なお、リンク間で、選択されたリソースがお互いに使用することができなかった場合（選択されたリソースを他の経路で使用している場合）は、そのリンク間でのみ、たとえば、再割り当てメッセージを送信して再割り当て処理を行うようにしてもよい。また、それでもリソースが確保できなかった場合には、通信要求は拒否される。
【００６９】
なお、上記の例では、リンクごとに異なる無線リソースを割り当てるようにしたが、たとえば、Ａ−ＢとＢ−Ｃで同一のリソースを用いる等、複数のリンクで同一リソースを用いるようにしてもよい。
【００７０】
本実施の形態では、マルチホップセルラゲートウェイ１，無線中継局２ｂ−１〜２ｂ−３が、それぞれ、リンクごとに使用する無線リソースを選択するようにした。そのため、実施の形態１に比べ、無線リソースの重複割り当てによる通信接続拒否を回避できる可能性を高くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる無線通信システム、無線中継局およびリソース管理方法は、マルチホップセルラネットワークにおいてリソースの割り当てを行う無線通信システムに有用であり、特に、３ホップ以上のマルチホップ環境の無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【００７２】
１，１ａ  マルチホップセルラゲートウェイ
２，２−１〜２−３，２ａ，２ａ−１〜２ａ−６，２ｂ  無線中継局
３，３−１，３−２  無線移動局
１１  有線Ｉ／Ｆ部
１２，２１，３１  無線Ｉ／Ｆ部
１３，２３，３２  制御メッセージ処理部
１４，２４  経路決定部
１５  リソース管理部
１６，２８  リソース情報通知部
２２  無線信号中継部
２５  セルラネットワーク管理局選択部
２６  リソース管理部
２７  移動制御部
２９  リソース切換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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