(57)【要約】【課題】従来に比べてシステム全体の通信容量を改善することができるマルチホップ無線通信システムを提供すること。【解決手段】基地局と中継局は、マルチホップ無線通信を行うための第１の通信回線に加えて、それとは異なる第２の通信回線に接続されている。基地局は、通信条件に従って、第１、２の通信回線の中から、移動端末宛のパケットを中継局に送信するための通信回線を選択する。基地局は、第１の通信回線が選択された場合、パケットを第１の通信回線を介して中継局に送信すると共に、無線リソース割り当てスケジュールを中継局に送信する。基地局は、第２の通信回線が選択された場合、パケットを第２の通信回線を介して中継局に送信すると共に、上記スケジュールを第２の通信回線の通信品質に基づいて決定し、中継局に送信する。中継局は、基地局からのパケットを上記スケジュールに基づいて移動端末に送信する。【選択図】図１
2010206551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、
前記基地局と移動端末間に設けられ、マルチホップ無線通信を行うための第１の通信回線を介して前記基地局及び前記移動端末に接続された中継局と
を具備し、
前記基地局と前記中継局は、更に、前記第１の通信回線とは異なる第２の通信回線を介して接続され、
前記基地局は、
予め設定された通信条件に従って、前記第１の通信回線、前記第２の通信回線の中から、前記移動端末宛のパケットを前記中継局に送信するための通信回線を選択し、
前記通信回線として前記第２の通信回線が選択された場合、前記パケットを前記第２の通信回線を介して前記中継局に送信すると共に、前記パケットを前記中継局から前記移動端末に伝送するための無線リソース割り当てスケジュールを前記第２の通信回線の通信品質に基づいて決定し、前記中継局に送信し、
前記中継局は、前記基地局からの前記パケットを前記無線リソース割り当てスケジュールに基づいて前記移動端末に送信する
マルチホップ無線通信システム。
【請求項２】
前記通信品質は、前記パケットが前記基地局から前記第２の通信回線を介して前記中継局に送信されるまでの時間を表す通信遅延時間を含む
請求項１に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項３】
前記通信品質は、推定時間を含み、
前記基地局は、
前記基地局と前記中継局間の通信帯域と、前記パケットのサイズと、に基づいて、前記パケットを前記基地局から前記第２の通信回線を介して前記中継局に送信するのに費やされる時間を前記推定時間として推定する
請求項１に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項４】
前記中継局は、前記基地局から前記第２の通信回線を介して前記パケットを受信したときに、受信確認メッセージを前記第２の通信回線を介して前記基地局に送信し、
前記基地局は、
前記中継局から前記第２の通信回線を介して前記受信確認メッセージを受信し、
前記パケットを送信したときの送信時刻と、前記受信確認メッセージを受信したときの受信時刻と、に基づいて、前記基地局と前記中継局間の前記通信遅延時間を算出する
請求項２に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項５】
前記パケットにはＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）要件が適用され、
前記通信条件は、前記パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無であり、
前記パケットに前記遅延に関するＱｏＳ要件が適用されている場合、前記通信回線として前記第１の通信回線が選択され、
前記パケットに前記遅延に関するＱｏＳ要件が適用されていない場合、前記通信回線として前記第２の通信回線が選択される
請求項１〜４のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項６】
前記通信条件は、前記パケットのサイズであり、
前記サイズと予め決められた設定サイズとの比較の結果が第１比較結果である場合、前記通信回線として前記第１の通信回線が選択され、
前記サイズと前記設定サイズとの比較の結果が前記第１比較結果とは異なる第２比較結果である場合、前記通信回線として前記第２の通信回線が選択される
請求項１〜４のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項７】
前記通信条件は、前記第１の通信回線の無線リソース割り当て状況により決定される前記第１の通信回線の使用率であり、
前記使用率と予め決められた設定使用率との比較の結果が第１比較結果である場合、前記通信回線として前記第１の通信回線が選択され、
前記使用率と前記設定使用率との比較の結果が前記第１比較結果とは異なる第２比較結果である場合、前記通信回線として前記第２の通信回線が選択される
請求項１〜４のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項８】
前記基地局は、
前記通信回線として前記第１の通信回線が選択された場合、前記パケットを前記第１の通信回線を介して前記中継局に送信すると共に、前記パケットに対する前記無線リソース割り当てスケジュールを決定し、前記第１の通信回線を介して前記中継局に送信する
請求項１〜７のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項９】
前記基地局は、
前記通信回線として前記第１の通信回線が選択された場合、前記パケットを前記第１の通信回線で伝送するためのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）  ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）に変換し、前記第１の通信回線を介して前記中継局に送信し、
前記通信回線として前記第２の通信回線が選択された場合、前記パケットを前記ＭＡＣ  ＰＤＵに変換し、前記第２の通信回線で用いられるプロトコルのヘッダを用いて前記ＭＡＣ  ＰＤＵをカプセル化し、カプセル化されたパケットとして前記第２の通信回線を介して前記中継局に送信し、
前記カプセル化されたパケットは、前記ＭＡＣ  ＰＤＵを含み、
前記中継局は、前記カプセル化されたパケットに対してデカプセル化を施して前記ＭＡＣ  ＰＤＵを取り出し、前記無線リソース割り当てスケジュールに基づいて前記移動端末に送信する
請求項１〜８のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１０】
前記基地局は、前記通信回線として前記第２の通信回線が選択された場合、前記カプセル化されたパケットを前記第２の通信回線を介して前記中継局に送信し、前記無線リソース割り当てスケジュールを前記第１の通信回線を介して前記中継局に送信し、
前記カプセル化されたパケットは、前記無線リソース割り当てスケジュールの識別子と同じ識別子である対応識別子を含み、
前記中継局は、前記カプセル化されたパケットに対してデカプセル化を施して前記ＭＡＣ  ＰＤＵと前記対応識別子とを取り出し、前記識別子と前記対応識別子とが一致する場合、前記ＭＡＣ  ＰＤＵを前記無線リソース割り当てスケジュールに基づいて前記移動端末に送信する
請求項９に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１１】
前記識別子は、フレーム番号である
請求項１０に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１２】
上りパケットが前記移動端末から送信されたとき、
前記中継局は、
前記通信条件に従って、前記第１の通信回線、前記第２の通信回線の中から、前記移動端末からの前記上りパケットを前記基地局に送信するための通信回線を選択し、
前記通信回線として前記第１の通信回線が選択された場合、前記移動端末からの前記上りパケットを前記第１の通信回線を介して前記基地局に送信し、
前記通信回線として前記第２の通信回線が選択された場合、前記移動端末からの前記上りパケットを前記第２の通信回線を介して前記基地局に送信し、
前記基地局は、前記中継局からの前記上りパケットを受信する、
請求項１〜１１のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１３】
前記上りパケットとして上りＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）  ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）が前記移動端末から送信されたとき、
前記中継局は、
前記通信回線として前記第１の通信回線が選択された場合、前記移動端末からの前記上りＭＡＣ  ＰＤＵを前記第１の通信回線を介して前記基地局に送信し、
前記通信回線として前記第２の通信回線が選択された場合、前記移動端末からの前記上りＭＡＣ  ＰＤＵを、前記第２の通信回線で用いられるプロトコルのヘッダを用いてカプセル化し、前記第２の通信回線を介して前記基地局に送信し、
前記基地局は、前記中継局からのカプセル化された前記上りＭＡＣ  ＰＤＵを受信し、これに対してデカプセル化を施して前記上りＭＡＣ  ＰＤＵを取り出す、
請求項１２に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１４】
前記基地局及び前記中継局は、前記中継局が前記基地局に接続するときに前記第２の通信回線における互いの通信パラメータを交換する、
請求項１〜１３のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１５】
前記基地局及び前記中継局の前記通信パラメータは、それぞれ自身のＩＰアドレスを含む、
請求項１４に記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１６】
前記第１の通信回線は、無線通信回線であり、
前記第２の通信回線は、有線通信回線である、
請求項１〜１５のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システム。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システムに使用される基地局。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかに記載のマルチホップ無線通信システムに使用される中継局。
【請求項１９】
基地局と、前記基地局と移動端末間の中継局とが、第１の通信回線を介してマルチホップ無線通信を行うシステムに適用される方法であって、
前記基地局が、予め設定された通信条件に従って、前記第１の通信回線、前記第１の通信回線とは異なる第２の通信回線の中から、前記移動端末宛のパケットを前記中継局に送信するための通信回線を選択するステップと、
前記通信回線として前記第２の通信回線が選択された場合、
前記基地局が、前記パケットを前記第２の通信回線を介して前記中継局に送信するステップと、
前記基地局が、前記パケットを前記中継局から前記移動端末に伝送するための無線リソース割り当てスケジュールを前記第２の通信回線の通信品質に基づいて決定し、前記中継局に送信するステップと、
前記中継局が、前記基地局からの前記パケットを前記無線リソース割り当てスケジュールに基づいて前記移動端末に送信するステップと、
を具備するマルチホップ無線通信方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のマルチホップ無線通信方法に適用され、前記基地局が実行する各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【請求項２１】
請求項１９に記載のマルチホップ無線通信方法に適用され、前記中継局が実行する各ステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と移動端末の間に一つ又は複数の中継局を配置されたマルチホップ無線通信システム及び方法に関し、特に、集中スケジューリング型マルチホップ無線通信システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの一種としてマルチホップ無線通信システムが利用されている。
【０００３】
マルチホップ無線通信システムは、カバレッジ拡大やスループット向上及び不感地対策を目的として、無線通信システムの基地局と移動端末の間に一つ又は複数の中継局を配置したものである。マルチホップ無線通信システムでは、基地局から移動端末へのパケットは、基地局から中継局へ送信され、その後、中継局から移動端末へ送信される。同様に、移動端末から基地局へのパケットは、移動端末から中継局へ送信され、その後、中継局から基地局へ送信される。そのため、マルチホップ無線通信システムでは、基地局と直接無線通信が行えないエリアにいる移動端末の通信が可能となる（カバレッジ拡大・不感地対策）。更に、マルチホップ無線通信システムでは、中継局が通信経路上に配置されることで局間の距離が短くなる。このため、受信電波の品質が改善され、効率の高い変調方式の使用等により通信速度を向上することが可能となる（スループット向上）。
【０００４】
無線通信システムにおいては、混信を避けて正常に通信を行うために無線リソース割り当てのスケジューリングが必要である。無線リソースとしては、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）におけるタイムスロットやサブチャネルが挙げられる。
【０００５】
マルチホップ無線通信システムにおける無線リソース割り当てのスケジューリング方式は、大きく分けて集中型と分散型の二種類がある。集中スケジューリング型マルチホップ無線通信システムでは、基地局は、自身のスケジューリングに加えて、中継局の分のスケジューリングも行う。中継局配下の無線通信エリアのスケジューリングは基地局により決定され、中継局に通知される。中継局は通知されたスケジューリングに基づいて無線通信を行う。一方、分散スケジューリングでは、基地局及び中継局はそれぞれ配下の無線通信エリアのスケジューリングを行う。
【０００６】
集中スケジューリング型マルチホップ無線通信システムの一例として、特許文献１には、基地局から複数の局へのサービスフローの集中処理をするマルチホップ移動中継システムが記載されている。マルチホップ移動中継システムでは、基地局に配置された集中処理スケジューラを有している。集中処理スケジューラは、基地局が移動局に再送信するために中継局に送ったサービスフローをスケジューリングする。この場合、中継局が再送信できる周波数と時間スロットとを決定することにより、サービスフローをスケジューリングする。その後、制御メッセージを送信する。制御メッセージは、中継局がサービスフローを再送信できる周波数と時間スロットを含んでいる。中継局は、基地局からのデータパケットのバーストとしてサービスフローを受信する。中継局は、ＭＡＣレベルまでデータパケットをエンコード及びデコードする物理レイヤを有している。中継局は、基地局により決定され、且つ、制御メッセージに含まれた周波数と時間スロットで移動局にデータパケットを再送信する。
【０００７】
また、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ  ＴＧ（Ｔａｓｋ  Ｇｒｏｕｐ）においては、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格を拡張してマルチホップ無線通信を可能とするための検討が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１８６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の集中スケジューリング型マルチホップ無線通信システム（以下、単に、マルチホップ無線通信システムと称する）では、中継局の導入によるシステム全体の通信容量の低下が問題となる。その理由としては、一つのパケット送信に複数回の無線リソース割り当てが必要となるためである。例えば、基地局から移動端末へパケットを送信する場合、基地局から中継局へパケットを送信するための無線リソース割り当てと、中継局から移動端末へパケットを送信するための無線リソース割り当てが必要となり、基地局から移動端末へ直接送信する場合に比べ割り当てが一回多くなる（中継局が一つの場合）。そのような無線リソース割り当ての増加は、システム全体の通信容量の低下をもたらす。また、スループット向上のために中継局を導入した場合でも、その効果は限定的なものとなる。
【００１０】
本発明の課題は、従来に比べてシステム全体の通信容量を改善することができるマルチホップ無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、本発明のマルチホップ無線通信システムは、基地局と、基地局と移動端末間に設けられた中継局と、を具備している。中継局は、マルチホップ無線通信を行うための第１の通信回線を介して基地局と移動端末とに接続されている。基地局と中継局は、更に、第１の通信回線とは異なる第２の通信回線を介して接続されている。基地局は、予め設定された通信条件に従って、第１の通信回線、第２の通信回線の中から、移動端末宛のパケットを中継局に送信するための通信回線を選択する。基地局は、通信回線として第２の通信回線が選択された場合、パケットを第２の通信回線を介して中継局に送信すると共に、パケットに対する無線リソース割り当てスケジュールを第２の通信回線の通信品質に基づいて決定し、中継局に送信する。中継局は、基地局からのパケットを無線リソース割り当てスケジュールに基づいて移動端末に送信する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマルチホップ無線通信システムによれば、基地局−中継局間のパケット送信に通常のマルチホップ無線通信システムの無線通信回線とは異なる第２の通信回線を使用できるため、システム全体の通信容量を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの構成を示している。
【図２】本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムにおける基地局１００の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムにおいて、基地局１００が送信するカプセル化されたパケットの一例を示している。
【図４】本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムにおける中継局２００の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作として、基地局１００が移動端末３宛のパケットをコアネットワーク１から受信した際の基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作として、基地局１００が送信したカプセル化されたパケットを中継局２００が第２の通信回線５を介して受信した際の中継局２００の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作として、中継局２００が移動端末３からのパケットを無線通信回線４を介して受信した際の中継局２００の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作として、中継局２００が送信したカプセル化されたパケットを基地局１００が第２の通信回線５を介して受信した際の基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムにおける基地局１００の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムにおける中継局２００の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作として、基地局１００が送信したカプセル化されたパケットを中継局２００が第２の通信回線５を介して受信した際の中継局２００の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作として、中継局２００が送信した受信確認メッセージを基地局１００が第２の通信回線５を通じて受信した際の基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムで用いられる受信確認メッセージの一例を示している。
【図１４】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の構成を示している。
【図１５】本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の動作として、下りパケットを処理するときの動作を示すシーケンス図である。
【図１６】本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例において、基地局１００及び中継局２００が下りパケットを処理するときに送信するフレームの一例を示している。
【図１７】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例において、基地局１００が送信するカプセル化されたパケットの一例を示している。
【図１８】本発明の第１、２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の動作として、上りパケットを処理するときの動作を示すシーケンス図である。
【図１９】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の動作として、下りパケットを処理するときの動作を示すシーケンス図である。
【図２０】本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例において、受信確認メッセージの一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施形態によるマルチホップ無線通信システムについて詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
［構成］
図１は、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの構成を示している。本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムは、基地局１００と、中継局２００と、移動端末３と、を具備している。基地局１００はコアネットワーク１と通信回線を介して接続されている。コアネットワーク１は、本システムとその他の通信システムを接続するバックボーンとして機能するネットワークである。
【００１６】
基地局１００と中継局２００は第１の通信回線４（以下、無線通信回線４）を介して接続されている。中継局２００と移動端末３は、無線通信回線４を介して接続されている。基地局１００と中継局２００と移動端末３はマルチホップ無線通信を行う。即ち、基地局１００から移動端末３へのパケットは、基地局１００から中継局２００へ送信され、その後、中継局２００から移動端末３へ送信される。同様に、移動端末３から基地局１００へのパケットは、移動端末３から中継局２００へ送信され、その後、中継局２００から基地局１００へ送信される。
【００１７】
基地局１００と中継局２００は、更に、無線通信回線４とは異なる第２の通信回線５を介して通信ネットワーク２に接続されている。本実施形態では、第２の通信回線５としては、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いた通信方式が適用されるものとする。
【００１８】
次に、基地局１００及び中継局２００の構成について説明する。移動端末３は、従来のマルチホップ無線通信システムにおける移動端末と同じ構成及び機能を有している。そのため、移動端末３についての説明を省略する。
【００１９】
図２は、基地局１００の構成を示すブロック図である。基地局１００は、通信ＩＦ部１０１−１及び１０１−２と、通信処理部１０２と、パケット分類部１０３と、通信メディア判定部１０４と、遅延スケジュール処理部１０５と、スケジューリング部１０６と、無線ＭＡＣ処理部１０７と、無線ＩＦ部１０８と、中継局情報管理部１０９と、カプセル化処理部１１０と、デカプセル化処理部１１１と、を具備している。
【００２０】
基地局１００の上記の構成は、回路でもコンピュータプログラムでも実現可能である。コンピュータプログラムである場合、基地局１００（コンピュータ）は、更に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である実行部（図示しない）と、記録媒体である記憶部（図示しない）と、を具備している。基地局１００の記憶部には、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムが記憶されている。基地局１００の実行部は、起動時などに基地局１００の記憶部からコンピュータプログラムを読み取って実行する。
【００２１】
通信ＩＦ部１０１−１は、コアネットワーク１を介して移動端末の送信先（通信先または通信相手）と接続されている。通信ＩＦ部１０１−１は、コアネットワーク１から移動端末３宛のパケットを受信し、通信処理部１０２に出力する。通信ＩＦ部１０１−２は、第２の通信回線５を介して通信ネットワーク２と接続され、中継局２００と通信を行う。通信ＩＦ部１０１−２は、カプセル化されたパケットを中継局２００から受信し、通信処理部１０２に出力する。
【００２２】
通信処理部１０２は、レイヤ３の処理を行い、インタフェース間のデータ中継も行う。通信処理部１０２は、通信ＩＦ部１０１−１からパケットを受信した場合、そのパケットをパケット分類部１０３に出力する。通信処理部１０２は、移動端末３が送信したパケットを無線ＭＡＣ処理部１０７から受信した場合、そのパケットを通信ＩＦ部１０１−１から通信回線を介してコアネットワーク１に送信する。通信処理部１０２は、カプセル化されたパケットをカプセル化処理部１１０から受信した場合、そのパケットを通信ＩＦ部１０１−２から通信ネットワーク２、第２の通信回線５を介して中継局２００へ送信する。通信処理部１０２は、カプセル化されたパケットを通信ＩＦ部１０１−２から受信した場合、そのパケットをデカプセル化処理部１１１に出力する。
【００２３】
パケット分類部１０３は、パケットの種類を分類するパケット分類条件及びそのパケットに適用されるＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）要件を保持し、送信パケットの分類判定を行う。パケット分類部１０３は、分類判定後のパケットを通信メディア判定部１０４に出力する。
【００２４】
通信メディア判定部１０４は、予め設定された通信条件に従って、通信メディア（無線通信回線４、第２の通信回線５）の中から、移動端末３宛のパケットを中継局２００に送信するための通信回線を選択する（選択処理）。通信メディア判定部１０４は、上記の選択処理の実行結果とそのパケットとを無線ＭＡＣ処理部１０７に出力する。
【００２５】
ここで、本実施形態において、通信条件は、パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無を含んでいる。パケットに遅延に関するＱｏＳ要件が適用されている場合には、無線マルチホップによる送信が行われることとする。即ち、パケットが中継局２００に送信される通信回線としては、無線通信回線４が用いられる。パケットに遅延に関するＱｏＳ要件が適用されていない場合には、パケットが中継局２００に送信される通信回線としては、無線通信回線４ではなく第２の通信回線５が用いられるものとする。
【００２６】
スケジューリング部１０６は、遅延スケジュール処理部１０５又は無線ＭＡＣ処理部１０７からの要求に基づいて、パケットに対して、基地局１００及び中継局２００配下の無線通信エリアにおける無線リソース割り当てのスケジューリングを行い、その結果を表す無線リソース割り当てスケジュールを決定する。スケジューリング部１０６は、無線リソース割り当てスケジュールを無線ＭＡＣ処理部１０７に出力する。
【００２７】
ここで、遅延スケジュール処理部１０５からの要求については後述するが、その要求は、第２の通信回線５の通信品質と、中継局２００におけるデータ処理時間と、を含んでいる。第２の通信回線５の通信品質は、第２の通信回線５における通信遅延時間を含んでいる。この通信遅延時間は、パケットが基地局１００から第２の通信回線５を介して中継局２００に送信されるまでの時間を表している。
【００２８】
無線リソースとしては、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）やＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）におけるタイムスロットやサブチャネルが挙げられる。ただし、本発明で使用される無線リソースについては、これらに限定されない。
【００２９】
無線ＩＦ部１０８は、無線通信回線４を介して中継局２００と接続され、中継局２００と無線通信を行う。
【００３０】
無線ＭＡＣ処理部１０７は、マルチホップ無線通信のためのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理や情報の管理を行う。無線ＭＡＣ処理部１０７は、通信メディア判定部１０４からパケットを受け取る。
【００３１】
そこで、選択処理の実行結果により、通信メディア判定部１０４が無線マルチホップによる送信を行うことを選択しているものとする。即ち、ＭＡＣ  ＰＤＵ（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ）が中継局２００に送信される通信回線としては、無線通信回線４が用いられる。この場合、無線ＭＡＣ処理部１０７は、パケットを無線通信回線４で伝送するためのＭＡＣ  ＰＤＵに変換した後、送信のための無線リソース割り当てをスケジューリング部１０６に要求する。無線ＭＡＣ処理部１０７は、スケジューリング部１０６からの無線リソース割り当てスケジュールに従ってＭＡＣ  ＰＤＵを無線ＩＦ部１０８から無線通信回線４を介して中継局２００に送信する。また、無線ＭＡＣ処理部１０７は、無線リソース割り当てスケジュールを無線ＩＦ部１０８から無線通信回線４を介して中継局２００に送信する。
【００３２】
一方、選択処理の実行結果により、通信メディア判定部１０４が第２の通信回線５を用いることを選択しているものとする。この場合、無線ＭＡＣ処理部１０７は、パケットをＭＡＣ  ＰＤＵに変換した後、ＭＡＣ  ＰＤＵと中継局２００のＭＡＣアドレスとを遅延スケジュール処理部１０５に出力する。
【００３３】
無線ＭＡＣ処理部１０７は、無線ＩＦ部１０８やデカプセル化処理部１１１からＭＡＣ  ＰＤＵを受信した場合、ＭＡＣ処理を行った後にＭＡＣ  ＰＤＵから取り出したパケットを通信処理部１０２へ出力する。
【００３４】
中継局情報管理部１０９は、第２の通信回線５を介して中継局２００へパケットを送信するために必要な情報を保持する。本実施形態においては、基地局１００が中継局２００へパケットを送信するために必要な情報として、中継局２００のＭＡＣアドレス、中継局２００のＩＰアドレス、上述の第２の通信回線５における通信遅延時間を用いるものとする。これらの情報は予め設定されているものとする。
【００３５】
遅延スケジュール処理部１０５は、無線ＭＡＣ処理部１０７から受け取ったＭＡＣ  ＰＤＵに対して、そのＭＡＣ  ＰＤＵを中継局２００から移動端末３に伝送するための無線リソース割り当てのスケジューリングを行い、その結果を表すスケジュール結果を決定する。遅延スケジュール処理部１０５は、無線ＭＡＣ処理部１０７からＭＡＣ  ＰＤＵと中継局２００のＭＡＣアドレスとを受信すると、中継局情報管理部１０９から中継局２００に関する情報（ＩＰアドレスと第２の通信回線５における通信遅延時間）を取り出す。遅延スケジュール部１０５は、現在時刻に第２の通信回線５における通信遅延時間と中継局２００におけるデータ処理時間とを足した時刻を計算し、その時刻以降でのＭＡＣ  ＰＤＵ送信のための中継局２００−移動端末３間無線リソース割り当てをスケジューリング部１０６に要求する。その後、遅延スケジューリング部１０５は、ＭＡＣ  ＰＤＵと中継局２００のＩＰアドレスとスケジュール結果とをカプセル化処理部１１０に出力する。スケジュール結果は、無線リソース割り当てスケジュールのフレーム番号を含み、そのフレーム番号は識別子として使用される。なお、中継局２００におけるデータ処理時間は予め設定されているものとする。
【００３６】
カプセル化処理部１１０は、ＭＡＣ  ＰＤＵを基地局１００から第２の通信回線５を介して中継局２００へ送信するために、ＩＰによるカプセル化を行う。図３は、基地局１００が送信するカプセル化されたパケットの一例を示している。ＩＰヘッダの送信先アドレスには中継局２００のＩＰアドレスが設定され、送信元アドレスには基地局１００のＩＰアドレスが設定される。本実施形態では、トランスポートプロトコルとしてＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が使用される。ＵＤＰのペイロードは、ＭＡＣ  ＰＤＵがスケジューリングされたフレーム番号、シーケンス番号、ＭＡＣ  ＰＤＵから構成される。フレーム番号は対応識別子として使用される。以降、このフレーム番号を対応フレーム番号とも称する。シーケンス番号は、カプセル化を行うたびに異なる番号が使用される。カプセル化処理部１１０は、パケットに対してカプセル化を行った後、そのパケットを通信処理部１０２に出力する。
【００３７】
デカプセル化処理部１１１は、カプセル化されたパケットを通信処理部１０２から受け取り、そのパケットに対してデカプセル化を行う。このとき、デカプセル化処理部１１１は、そのパケットのＵＤＰペイロードからＭＡＣ  ＰＤＵを取り出し、ＭＡＣ  ＰＤＵを無線ＭＡＣ処理部１０７へ出力する。
【００３８】
図４は、中継局２００の構成を示すブロック図である。中継局２００は、通信ＩＦ部２０１と、通信処理部２０２と、無線ＭＡＣ処理部２０３と、無線ＩＦ部２０４と、基地局情報管理部２０５と、通信メディア判定部２０６と、カプセル化処理部２０７と、デカプセル化処理部２０８と、を具備している。
【００３９】
中継局２００の上記の構成は、回路でもコンピュータプログラムでも実現可能である。コンピュータプログラムである場合、中継局２００（コンピュータ）は、更に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である実行部（図示しない）と、記録媒体である記憶部（図示しない）と、を具備している。中継局２００の記憶部には、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムが記憶されている。中継局２００の実行部は、起動時などに中継局２００の記憶部からコンピュータプログラムを読み取って実行する。
【００４０】
通信ＩＦ部２０１は、第２の通信回線５を介して通信ネットワーク２と接続され、基地局１００と通信を行う。
【００４１】
通信処理部２０２は、レイヤ３の処理を行い、インタフェース間のデータ中継も行う。通信処理部２０２は、カプセル化処理部２０７からカプセル化されたパケットを受信した場合、そのパケットを通信ＩＦ部２０１から第２の通信回線５を介して基地局１００に送信する。カプセル化されたパケットが基地局１００から第２の通信回線５を介して通信ＩＦ部２０１に送信された場合、通信処理部２０２は、カプセル化されたパケットを通信ＩＦ部２０１から受信する。この場合、通信処理部２０２は、そのパケットをデカプセル化処理部２０８へ出力する。
【００４２】
無線ＩＦ部２０４は、無線通信回線４を介して基地局１００、移動端末３と接続され、基地局１００、移動端末３と無線通信を行う。通信ＩＦ部２０４は、基地局１００から送信された無線リソース割り当てスケジュールを受信し、無線ＭＡＣ処理部２０３に出力する。
【００４３】
無線ＭＡＣ処理部２０３は、マルチホップ無線通信のためのＭＡＣ処理や情報の管理を行う。無線ＭＡＣ処理部２０３は、基地局１００から無線リソース割り当てスケジュールを受け取る。無線ＭＡＣ処理部２０３は、デカプセル化処理部２０８からＭＡＣ  ＰＤＵとフレーム番号を受け取る。このときに、無線ＭＡＣ処理部２０３は、指定されたフレームにおいて、基地局１００から通知された無線リソース割り当てスケジュールに従って、そのＭＡＣ  ＰＤＵを無線ＩＦ部２０４から無線通信回線４を介して移動端末３に送信する。無線リソース割り当てスケジュールの通知は、マルチホップ無線通信のためのＭＡＣ処理の一部として、無線通信回線４を介して行われる。
【００４４】
移動端末３から上りパケットであるＭＡＣ  ＰＤＵが送信された場合、無線ＭＡＣ処理部２０３は、そのＭＡＣ  ＰＤＵを無線ＩＦ部２０４から受信する。この場合、無線ＭＡＣ処理部２０３は、通信メディア判定部２０６へそのＭＡＣ  ＰＤＵを出力する。無線ＭＡＣ処理部２０３は、通信メディア判定部２０６からＭＡＣ  ＰＤＵを受け取った場合には、そのＭＡＣ  ＰＤＵをマルチホップ無線通信により基地局１００へ送信するためのＭＡＣ処理を行い、無線ＩＦ部２０４を介して基地局１００へ送信する。
【００４５】
基地局情報管理部２０５は、第２の通信回線５を介して基地局１００へパケットを送信するために必要な情報を保持する。本実施形態においては、基地局１００へパケットを送信するために必要な情報として、基地局１００のＭＡＣアドレス及びＩＰアドレスを用いるものとする。これらの情報は予め設定されているものとする。
【００４６】
通信メディア判定部２０６は、通信条件に従って、通信メディア（無線通信回線４、第２の通信回線５）の中から、移動端末３が送信したＭＡＣ  ＰＤＵを基地局１００に送信するのに使用するための通信回線を選択する（選択処理）。ここで、本実施形態では、通信条件は、ＭＡＣ  ＰＤＵの遅延に関するＱｏＳ要件の有無を含んでいる。ＭＡＣ  ＰＤＵに遅延に関するＱｏＳ要件が適用されている場合には、無線マルチホップによる送信が行われることとする。即ち、ＭＡＣ  ＰＤＵが基地局１００に送信される通信回線としては、無線通信回線４が用いられる。パケットに遅延に関するＱｏＳ要件が適用されていない場合には、ＭＡＣ  ＰＤＵが基地局１００に送信される通信回線としては、無線通信回線４ではなく第２の通信回線５が用いられるものとする。通信メディア判定部２０６は、無線マルチホップによる送信を選択した場合にはそのＭＡＣ  ＰＤＵを無線ＭＡＣ処理部２０３に出力する。通信メディア判定部２０６は、第２の通信回線５による送信を選択した場合には、そのＭＡＣ  ＰＤＵと基地局１００のＭＡＣアドレスとをカプセル化処理部２０７に出力する。ＭＡＣ  ＰＤＵに対応するＱｏＳ要件や基地局１００のＭＡＣアドレスの情報は、無線ＭＡＣ処理部２０３がマルチホップ無線通信のために保持する情報に含まれる。
【００４７】
カプセル化処理部２０７は、ＭＡＣ  ＰＤＵを第２の通信回線５を介して基地局１００へ送信するためにＩＰによるカプセル化を行う。カプセル化の際のフォーマットは基地局１００のカプセル化処理部１１０が用いるものと同様である。ＩＰヘッダの送信先アドレスには基地局１００のＩＰアドレスが設定され、送信元アドレスには中継局２００のＩＰアドレスが設定される。ＵＤＰのペイロードは、ＭＡＣ  ＰＤＵを受信したフレーム番号、シーケンス番号、ＭＡＣ  ＰＤＵから構成される。シーケンス番号は、カプセル化を行うたびに異なる番号が使用される。カプセル化処理部２０７は、通信メディア判定部２０６からＭＡＣ  ＰＤＵと基地局１００のＭＡＣアドレスとを受け取ると、ＭＡＣ  ＰＤＵに対してカプセル化を行った後、そのパケットを通信処理部２０２に出力する。基地局１００のＩＰアドレスは、基地局１００のＭＡＣアドレスを基に基地局情報管理部２０５から取得される。
【００４８】
デカプセル化処理部２０８は、カプセル化されたパケットを通信処理部２０２から受け取り、そのパケットに対してデカプセル化を行う。このとき、デカプセル化処理部２０８は、そのパケットのＵＤＰペイロードからＭＡＣ  ＰＤＵとフレーム番号を取り出し、ＭＡＣ  ＰＤＵ及びフレーム番号を無線ＭＡＣ処理部２０３へ出力する。
【００４９】
［動作］
次に、図５、図６、図７及び図８を参照して、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作について詳細に説明する。
【００５０】
まず、基地局１００から移動端末３への下り方向のパケットを処理する際の動作について説明する。
【００５１】
基地局１００は、移動端末３宛のパケットをコアネットワーク１から受信する。図５は、このときの基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
基地局１００は、通信条件（パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無）に従って、通信メディア（無線通信回線４、第２の通信回線５）の中から、パケットを中継局２００に送信するための通信回線を選択する（ステップＳ１０１）。
【００５３】
基地局１００は、パケットに遅延に関するＱｏＳ要件が適用されている場合、無線通信回線４を使用する。即ち、通信回線として無線通信回線４を選択している。
【００５４】
この場合、基地局１００は、パケットを無線通信回線４で伝送するためのＭＡＣ  ＰＤＵに変換する（ステップＳ１０２）。また、基地局１００は、ＭＡＣ  ＰＤＵを中継局２００から移動端末３に伝送するための無線リソース割り当てスケジュールを決定する。
【００５５】
その後、基地局１００は、そのＭＡＣ  ＰＤＵを無線通信回線４を介して中継局２００に送信する（ステップＳ１０３）。また、基地局１００は、無線リソース割り当てスケジュールを無線通信回線４を介して中継局２００に送信する。
【００５６】
中継局２００は、無線リソース割り当てスケジュールに従って、基地局１００からのＭＡＣ  ＰＤＵを無線通信回線４を介して移動端末３に送信する。
【００５７】
基地局１００は、パケットに遅延に関するＱｏＳ要件が適用されていない場合、無線通信回線４を使用しない。即ち、通信回線として第２の通信回線５を選択している。
【００５８】
この場合、基地局１００は、パケットを中継局２００と移動端末３の間で第２の通信回線５を介して伝送するためのＭＡＣ  ＰＤＵに変換する（ステップＳ１０４）。
【００５９】
その後、基地局１００は、第２の通信回線５の通信品質（第２の通信回線５における通信遅延時間）と中継局２００におけるデータ処理時間とに基づいて、ＭＡＣ  ＰＤＵを中継局２００から移動端末３に伝送するための無線リソース割り当てのスケジューリングを行い、その結果として無線リソース割り当てスケジュールを決定する（ステップＳ１０５）。即ち、基地局１００は、通信遅延時間として、パケットが基地局１００から第２の通信回線５を介して中継局２００に送信されるまでの時間を考慮して、無線リソース割り当てスケジュールを決定する。
【００６０】
基地局１００は、ＭＡＣ  ＰＤＵを第２の通信回線５を介して中継局２００へ送信するために、ＩＰによるカプセル化を実施する。即ち、第２の通信回線５で用いられるプロトコルのヘッダを用いてＭＡＣ  ＰＤＵをカプセル化し、カプセル化されたパケットを生成する（ステップＳ１０６）。
【００６１】
基地局１００は、カプセル化されたパケットを通信ネットワーク２、第２の通信回線５を介して中継局２００に送信する（ステップＳ１０７）。また、基地局１００は、ステップＳ１０５により決定された無線リソース割り当てスケジュールを無線通信回線４を介して中継局２００に送信する。
【００６２】
中継局２００は、基地局１００からのカプセル化されたパケットを受信する。図６は、このときの中継局２００の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
中継局２００は、そのカプセル化されたパケットに対してデカプセル化を施し、ＭＡＣ  ＰＤＵとフレーム番号（対応フレーム番号）とを取り出す（ステップＳ１１１）。
【００６４】
中継局２００は、基地局１００から無線通信回線４を介して送信された無線リソース割り当てスケジュールを受信する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１１においてカプセル化されたパケットから取り出したＭＡＣ  ＰＤＵを移動端末３へ送信するための無線リソース割り当てスケジュールは、指定されたフレーム内（対応フレーム番号で識別されるフレーム）にスケジュールされている。
【００６５】
中継局２００は、無線リソース割り当てスケジュールに従って、即ち、指定されたフレーム内にスケジュールされた無線リソース割り当てに従って、ＭＡＣ  ＰＤＵを無線通信回線４を介して移動端末３に送信する（ステップＳ１１３）。
【００６６】
次に、移動端末３から基地局１００への上り方向のパケットを処理する際の動作について説明する。
【００６７】
上りパケットが移動端末３から送信され、中継局２００は、移動端末３からの上りパケットを無線通信回線４を介して受信する。図７は、このときの中継局２００の動作を示すフローチャートである。ここで、上りパケットは移動端末３からＭＡＣ  ＰＤＵ（以下、上りＭＡＣ  ＰＤＵと称する）の形式で送信されており、中継局２００はその上りＭＡＣ  ＰＤＵに対して処理を行う。
【００６８】
中継局２００は、通信条件（パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無）に従って、通信メディア（無線通信回線４、第２の通信回線５）の中から、移動端末３からの上りＭＡＣ  ＰＤＵを基地局１００に送信するための通信回線を選択する（ステップＳ１２１）。
【００６９】
中継局２００は、上りＭＡＣ  ＰＤＵに対して、遅延に関するＱｏＳ要件が適用されている場合、無線通信回線４を使用する。即ち、通信回線として無線通信回線４を選択している。
【００７０】
この場合、中継局２００は、移動端末３からの上りＭＡＣ  ＰＤＵを無線通信回線４を介して基地局１００に送信する（ステップＳ１２２）。
【００７１】
基地局１００は、中継局２００からの上りＭＡＣ  ＰＤＵに対してＭＡＣ処理を行い、上位レイヤのパケットとして上りパケットを取り出す。基地局１００は、その上りパケットをコアネットワーク１に送信する。
【００７２】
中継局２００は、上りＭＡＣ  ＰＤＵに対して、遅延に関するＱｏＳ要件が適用されていない場合、無線通信回線４を使用しない。即ち、通信回線として第２の通信回線５を選択している。
【００７３】
この場合、中継局２００は、移動端末３からの上りＭＡＣ  ＰＤＵを第２の通信回線５を介して基地局１００に送信するために、ＩＰによるカプセル化を実施する。即ち、第２の通信回線５で用いられるプロトコルのヘッダを用いて上りＭＡＣ  ＰＤＵをカプセル化する（ステップＳ１２３）。
【００７４】
中継局２００は、カプセル化されたパケットを第２の通信回線５を介して基地局１００に送信する（ステップＳ１２４）。
【００７５】
基地局１００は、中継局２００からのカプセル化されたパケットを受信する。図８は、このときの基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【００７６】
基地局１００は、そのカプセル化されたパケットからＭＡＣ  ＰＤＵを取り出す（ステップＳ１３１）。
【００７７】
基地局１００は、ＭＡＣ  ＰＤＵに対してＭＡＣ処理を行い、上位レイヤのパケットとして上りパケットを取り出す（ステップＳ１３２）。
【００７８】
基地局１００は、その上りパケットをコアネットワーク１に送信する（ステップＳ１３３）。
【００７９】
［効果］
以上の説明により、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、基地局１００−中継局２００間のパケット送信に通常のマルチホップ無線通信システムの無線通信回線４とは異なる第２の通信回線５を使用できるため、システム全体の通信容量を改善できる。
【００８０】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、基地局１００は第２の通信回線５を使用して移動端末３宛のパケットを中継局２００に送信する際、パケットを中継局２００−移動端末３間で送信するための無線リソース割り当てを予め行っておく。このため、無線リソース割り当てにかかる制御メッセージを抑制する効果も得られる。
【００８１】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、基地局１００は第２の通信回線５を使用して移動端末３宛のパケットを中継局２００に送信する際、パケットを無線通信回線４で使用されるＭＡＣ  ＰＤＵの形に変換してから中継局２００に送信する。このため、中継局２００にパケットをＭＡＣ  ＰＤＵに変換するための機能や情報を保持する必要がなく、中継局２００の実装を容易にしたり、製造コストを低減したりする効果も得られる。
【００８２】
［補足］
なお、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、通信条件は、パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無を含んでいることを例としたが、これに限定されるものではない。
【００８３】
他の例として、通信条件は、パケットのサイズを含んでいてもよい。この場合、基地局１００は、予め決められた閾値として設定サイズを保持しているものとする。基地局１００は、パケットのサイズと設定サイズとを比較し、その結果、パケットのサイズが設定サイズより大きい場合（第１比較結果）、マルチホップ無線通信による送信を選択する。即ち、通信回線として無線通信回線４を選択する。基地局１００は、パケットのサイズが設定サイズ以下である場合（第２比較結果）、通信回線として第２の通信回線５を選択する。中継局２００についても同様である。中継局２００は、設定サイズを保持し、パケットのサイズが設定サイズより大きい場合、通信回線として無線通信回線４を選択し、パケットのサイズが設定サイズ以下である場合、通信回線として第２の通信回線５を選択する。サイズが小さいパケットを無線通信回線４で送信するときに、伝送オーバヘッドが顕著に発生する場合がある。この例では、伝送オーバヘッドを低減することができる。
【００８４】
更に他の例として、通信条件は、無線通信回線４の使用率を含んでいてもよい。無線通信回線４の使用率は、無線通信回線４の無線リソース割り当て状況により決定される。この場合、基地局１００は、予め決められた閾値として設定使用率を保持しているものとする。基地局１００は、無線通信回線４の無線リソース割り当て状況に基づいて無線通信回線４の使用率を算出する。基地局１００は、その使用率と設定使用率とを比較し、その結果、使用率が設定使用率以下である場合（第１比較結果）、通信回線として無線通信回線４を選択する。基地局１００は、使用率が設定使用率を超えている場合（第２比較結果）、通信回線として第２の通信回線５を選択する。中継局２００についても同様である。中継局２００は、設定使用率を保持し、無線通信回線４の無線リソース割り当て状況に基づいて無線通信回線４の使用率を算出し、その使用率が設定使用率以下である場合、通信回線として無線通信回線４を選択し、その使用率が設定使用率を超えている場合、通信回線として第２の通信回線５を選択する。無線通信回線４の使用率が低く、伝送能力に余裕がある場合には、優先的に無線通信回線４が選択されて使用されることが好ましい。これにより、第２の通信回線５が頻繁に使用されることによる通信遅延時間の増加等の問題を避けることができる。
【００８５】
更に他の例として、通信条件は、パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無と、パケットのサイズと、無線通信回線４の使用率と、の組み合わせでもよい。即ち、通信条件は、パケットの遅延に関するＱｏＳ要件の有無、パケットのサイズ、無線通信回線４の使用率の少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００８６】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、第２の通信回線５の通信品質は、第２の通信回線５における通信遅延時間を含んでいることを例としたが、これに限定されるものではない。
【００８７】
他の例として、第２の通信回線５の通信品質は、推定時間を含んでいてもよい。この場合、基地局１００は、第２の通信回線５における基地局１００−中継局２００間の通信帯域と、パケットのサイズと、に基づいて、パケットを基地局１００から第２の通信回線５を介して中継局２００に送信するのに費やされる時間を推定時間として推定する。基地局１００は、その推定時間と中継局２００におけるデータ処理時間とに基づいて、パケットを中継局２００から移動端末３に伝送するための無線リソース割り当てスケジュールを決定する。即ち、基地局１００は、通信遅延時間の代わりに推定時間として、パケットが基地局１００から第２の通信回線５を介して中継局２００に送信されるまでの時間を考慮して、無線リソース割り当てスケジュールを決定する。これにより、パケットのサイズに応じた最適なタイミングでスケジューリングを行うことができる。
【００８８】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、基地局１００及び中継局２００のＩＰアドレスは中継局２００及び基地局１００にそれぞれ予め設定されるものとする例を示したが、これに限定されるものではない。
【００８９】
他の例として、基地局１００及び中継局２００は、中継局２００が基地局１００に接続するときに第２の通信回線５における互いの通信パラメータを交換することとしてもよい。例えば、中継局２００は、システム起動時に基地局１００への接続処理を行う。この接続処理において、基地局１００及び中継局２００は、第２の通信回線５における互いの通信パラメータを交換する。また、基地局１００及び中継局２００の通信パラメータは、それぞれ自身のＩＰアドレスを含めることとしてもよい。これらは、接続に用いられる制御メッセージに第２の通信回線５における通信パラメータを含めることで実現できる。その場合、基地局１００や中継局２００に予め他の基地局や中継局のＩＰアドレスを設定する必要がなくなり、システム管理の負担を軽減したり、ネットワーク構成の変更に柔軟に対応したりすることができる。
【００９０】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、上りパケットの基地局１００−中継局２００間の送信に使用する通信回線を中継局２００が選択するものとする例を示したが、これに限定されるものではなく、基地局１００が選択してもよい。これは、例えば、移動端末３−中継局２００間の上りパケット送信に関する無線リソース割り当て要求を基地局１００が受信した際に、基地局１００がその上りパケットの基地局１００−中継局２００間の送信に使用する通信回線を選択し、その結果を無線通信回線４を使用して中継局２００に通知することで実現できる。その場合、基地局１００が持つ情報によって使用すべき通信回線を選択することができる。
【００９１】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、第２の通信回線５はＩＰによる通信方式に適用されるものとする例を示したが、これに限定されるものではなく、第２の通信回線５において他の通信方式を使用してもよい。
【００９２】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、中継局２００及び移動端末３がそれぞれ１台である例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、中継局２００が複数台であったり移動端末３が複数台であったりしてもよい。
【００９３】
本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、基地局１００が通信ＩＦ部１０１−１、１０１−２と通信ＩＦ部１０８とを使用する例を示したが、これに限定されるものではなく、これらを一つの通信ＩＦ部としてもよい。
【００９４】
（第２実施形態）
［構成］
次に、本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムについて説明する。
【００９５】
第１実施形態では、基地局１００と中継局２００の間の第２の通信回線５における通信遅延時間は予め設定されることとしたが、本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは通信遅延時間を動的に推定する。この場合、中継局２００は、基地局１００から第２の通信回線５を介してカプセル化されたパケットを受信したとき、受信確認メッセージを第２の通信回線５を介して基地局１００に送信する。基地局１００は、中継局２００から第２の通信回線５を介して受信確認メッセージを受信する。基地局１００は、カプセル化されたパケットを送信したときの送信時刻と、受信確認メッセージを受信したときの受信時刻と、に基づいて、基地局１００−中継局２００間の通信遅延時間を算出する。
【００９６】
本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの構成は第１実施形態と同一であるため、その図示及び説明は省略する。
【００９７】
図９は、基地局１００の構成を示すブロック図である。基地局１００は、第１実施形態における基地局１００の構成に加えて、更に、通信遅延推定部１２１を具備している。また、基地局１００は、第１実施形態における基地局１００の通信処理部１０２、中継局情報管理部１０９、カプセル化処理部１１０に代えて、通信処理部１２２、中継局情報管理部１２４、カプセル化処理部１２３を具備している。
【００９８】
通信処理部１２２は、前述の通信処理部１０２の機能に加え、中継局２００から受信確認メッセージを通信ＩＦ部１０１−２経由で受信した場合、その受信確認メッセージを通信遅延推定部１２１へ出力する機能を有している。
【００９９】
カプセル化処理部１２３は、前述のカプセル化処理部１１０の機能に加え、カプセル化を実施したときに、使用したシーケンス番号を通信遅延推定部１２１に通知する機能を有している。
【０１００】
中継局情報管理部１２４は、前述の中継情報管理部１０９と同様の情報を保持する。更に、中継局情報管理部１２４は、通信遅延推定部１２１からの要求に応じて保持している中継局２００までの通信遅延時間を更新する機能を有している。第１実施形態と同様、中継局２００のＭＡＣアドレス、中継局２００のＩＰアドレス、通信遅延時間は予め設定されているものとする。そこで、通信遅延時間に関しては、与えられた値は初期値としてのみ使用し、通信遅延推定部１２１によって更新された場合には更新された値を保持する。
【０１０１】
通信遅延時間推定部１２１は、中継局２００からの受信確認メッセージを利用して基地局１００−中継局２００間の第２の通信回線５における通信遅延時間の推定を行う。カプセル化処理部１２３からシーケンス番号を通知されると、通信遅延時間推定部１２１はそのシーケンス番号と現在時刻（データ送信時刻）の組を記憶する。中継局２００が送信した受信確認メッセージを通信処理部１２２から受け取ると、通信遅延時間推定部１２１はその受信確認メッセージに含まれるシーケンス番号を取り出し、そのシーケンス番号に対応するデータ送信時刻を検索する。通信遅延時間推定部１２１は現在時刻（受信確認メッセージ受信時刻）からデータ送信時刻を引いた時間を第２の通信回線５における基地局１００−中継局２００間のＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）とし、ＲＴＴ／２を基地局１００−中継局２００間の通信遅延時間と推定し、中継局情報管理部１２４に対し、中継局２００に対する通信遅延時間をＲＴＴ／２とするよう依頼する。
【０１０２】
基地局１００のその他の構成については第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１０３】
図１０は、中継局２００の構成を示すブロック図である。中継局２００は、第１実施形態における中継局２００のデカプセル化処理部２０８に代えて、デカプセル化処理部２２１を具備している。
【０１０４】
デカプセル化処理部２２１は、前述のデカプセル化処理部２０８の機能に加え、デカプセル化の処理を行う際、受信確認メッセージを基地局１００に送信する機能を有している。図１３は、受信確認メッセージの一例を示している。ＩＰヘッダの送信先アドレスには基地局１００のＩＰアドレスが設定され、送信元アドレスには中継局２００のＩＰアドレスが設定される。本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、トランスポートプロトコルとしてＵＤＰを使用する。ＵＤＰのペイロードは、シーケンス番号から構成される。シーケンス番号にはデカプセル化を行ったパケットに含まれていたシーケンス番号が用いられる。
【０１０５】
中継局２００のその他の構成については第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１０６】
［動作］
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの動作について詳細に説明する。
【０１０７】
まず、基地局１００から移動端末３への下り方向のパケットを処理する際の動作について説明する。
【０１０８】
基地局１００が移動端末３宛のパケットをコアネットワーク１から受信した際の基地局１００の動作については、第１実施形態と同一であるため（図５参照）、その説明を省略する。
【０１０９】
中継局２００は、基地局１００からのカプセル化されたパケットを受信する。図１１は、このときの中継局２００の動作を示すフローチャートである。
【０１１０】
中継局２００は、カプセル化されたパケットを受信し、そのカプセル化されたパケットに対してデカプセル化を施し、ＭＡＣ  ＰＤＵとフレーム番号とシーケンス番号を取り出す（ステップＳ２０１）。
【０１１１】
中継局２００は、取り出したシーケンス番号を含む受信確認メッセージを第２の通信回線５を介して基地局１００に送信する（ステップＳ２０２）。
【０１１２】
中継局２００は、基地局１００から無線通信回線４を介して送信された無線リソース割り当てスケジュールを受信する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０１においてカプセル化されたパケットから取り出したＭＡＣ  ＰＤＵを移動端末３へ送信するための無線リソース割り当てスケジュールには、指定されたフレーム内（対応フレーム番号で識別されるフレーム）にスケジュールされている。
【０１１３】
中継局２００は、無線リソース割り当てスケジュールに従って、即ち、指定されたフレーム内にスケジュールされた無線リソース割り当てに従って、ＭＡＣ  ＰＤＵを無線通信回線４を介して移動端末３に送信する（ステップＳ２０４）。
【０１１４】
基地局１００は、中継局２００からの受信確認メッセージを受信する。図１２は、このときの基地局１００の動作を示すフローチャートである。
【０１１５】
基地局１００は、受信確認メッセージの受信時刻と、その受信確認メッセージに含まれるシーケンス番号に対応するパケットの送信時刻とにより、基地局１００−中継局２００間の第２の通信回線５におけるＲＴＴを計算する（ステップＳ２１１）。
【０１１６】
基地局１００は、計算したＲＴＴにより、中継局２００までの第２の通信回線５における通信遅延時間を推定し、その時間を記憶する（ステップＳ２１２）。
【０１１７】
移動端末３から基地局１００への上り方向のパケットを処理する際の動作については、第１実施形態と同一であるため（図７、図８参照）、その説明を省略する。
【０１１８】
［効果］
以上の説明により、本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムによれば、基地局１００−中継局２００間の第２の通信回線５における通信遅延時間を動的に推定する。このため、基地局１００が第２の通信回線５を使用して移動端末宛のパケットを中継局２００に送信する際、パケットを中継局２００−移動端末３間で送信するための無線リソース割り当てを、基地局１００−中継局２００間の第２の通信回線５の状態に合わせた最適なタイミングにスケジュールすることができる。
【０１１９】
（第１実施形態の具体例）
次に、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムについて、具体例を用いて説明する。
【０１２０】
第１実施形態において、マルチホップ無線通信方式としてＩＥＥＥ８０２．１６ｊを使用し、通信ネットワーク２及び第２の通信回線５にそれぞれインターネット及び有線通信回線を使用する。
【０１２１】
図１４は、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の構成を示している。
【０１２２】
基地局１００はＩＥＥＥ８０２．１６ｊにおける集中スケジューリング方式を用いるＭＲ−ＢＳ（Ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ  Ｒｅｌａｙ−Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ；マルチホップ・リレー基地局）である。中継局２００はＩＥＥＥ８０２．１６ｊにおける集中スケジューリング方式を用いる非透過型リレーステーション（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｔａｔｉｏｎ）である。移動端末３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおけるモバイルステーション（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）である。コアネットワーク１は、本システムとその他の通信システムを接続するバックボーンとして機能するネットワークである。通信ネットワーク２は、ＩＰを用いて構築された公衆ネットワークであり、その公衆ネットワークとしてはインターネットが例示される（以下、通信ネットワーク２をインターネット２と称する）。基地局１００は、コアネットワーク１及びインターネット２と接続されている。また、中継局２００は、インターネット２と接続されている。
【０１２３】
基地局１００のパケット分類部１０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊのＭＡＣ層機能のうちＣＳ（Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｓｕｂｌａｙｅｒ）機能を実行する。また、基地局１００及び中継局２００の無線ＭＡＣ処理部１０７及び２０３は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊのＭＡＣ層機能のうちＣＳ以外の機能を実行する。更に、基地局１００及び中継局２００の無線ＩＦ部１０８及び２０４は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊのＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ）層機能を実行する。
【０１２４】
以下に、図１５、図１６及び図１８を用いて、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の動作を説明する。図１５は、下りパケットを処理する際のシステムのシーケンス図である。図１６は、下りパケットを処理する際に基地局１００及び中継局２００が送信するフレームの構成を示した図である。図１８は、上りパケットを処理する際のシステムのシーケンス図である。なお、図１５及び図１８中の実線の矢印は有線通信回線を用いたデータ通信を表し、破線の矢印は無線通信回線４を用いたデータ通信を表している。
【０１２５】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｊによるフレームは、ダウンリンク方向の通信のためのＤＬ（ＤｏｗｎＬｉｎｋ）サブフレームと、アップリンク方向の通信のためのＵＬ（ＵｐＬｉｎｋ）サブフレームで構成される。ＤＬサブフレームはＤＬアクセスゾーン及びＤＬリレーゾーンにより構成される。ＤＬアクセスゾーンの先頭にはプリアンブル及び制御メッセージが配置される。また、ＤＬリレーゾーンの先頭には制御メッセージが配置される。プリアンブルは局間の同期をとるためのデータである。制御メッセージは、フレームの情報を示すＦＣＨ（Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｈｅａｄｅｒ）や、ＤＬサブフレーム内の無線リソース割り当てを示すＤＬ−ＭＡＰ（ｄｏｗｎｌｉｎｋ  ｍａｐ）、ＵＬサブフレーム内の無線リソース割り当てを示すＵＬ−ＭＡＰ（ｕｐｌｉｎｋ  ｍａｐ）等で構成される。また、本発明の第１実施形態によるマルチホップ無線通信システムでは、移動端末の接続形態として、中継局を介さない場合と介す場合がある。前者の場合、移動端末は基地局に直接接続し、通信する（シングルホップ通信）。後者の場合、移動端末は中継局に直接接続し、中継局に中継してもらって基地局と通信する（マルチホップ通信）。そこで、ＤＬアクセスゾーンは、基地局１００から基地局１００に直接接続している移動端末（図示しない）にデータを送信するための領域、又は、中継局２００から移動端末３にデータを送信するための領域である。ＤＬリレーゾーンは、基地局１００から中継局２００にデータを送信するための領域、又は、中継局２００から他の中継局２００にデータを送信するための領域である。ＵＬサブフレームはＵＬアクセスゾーン及びＵＬリレーゾーンにより構成される。ＵＬアクセスゾーンは、基地局１００に直接接続している移動端末（図示しない）から基地局１００にデータを送信するための領域、又は、移動端末３から中継局２００にデータを送信するための領域である。ＵＬリレーゾーンは、中継局２００から基地局１００にデータを送信するための領域、又は、他の中継局２００から中継局２００にデータを送信するための領域である。
【０１２６】
まず、下りパケットを処理する際の動作について説明する。コアネットワーク１を介して移動端末３宛のパケットＤ１及びＤ２が基地局１００に送信される場合のシステムについて説明する。パケットＤ１は、遅延に関するＱｏＳ要件があるパケットであるものとし、パケットＤ２は遅延に関するＱｏＳ要件が無いパケットであるものとする。したがって、第１実施形態において、パケットＤ１は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊの規定による従来どおりの方法で、基地局１００から移動端末３までマルチホップ無線通信により送信される。一方、パケットＤ２は、基地局１００から中継局２００までの間においてはインターネット２経由で送信され、中継局２００から移動端末３までの送信は無線通信回線４により送信される。下りパケットに遅延に関するＱｏＳ要件がある場合のシステムの動作は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊで規定されるマルチホップ無線通信と同等であるが、従来技術と第１実施形態の違いを明らかにするために、ここではその説明も行う。
【０１２７】
コアネットワーク１から基地局１００へ、パケットＤ１及びＤ２が送信される（ステップＳ３０１及びステップＳ３０３）。基地局１００はパケットＤ１を受信すると、そのパケットを移動端末３まで送信するための処理を行う（ステップＳ３０２）。具体的には、まず、パケットを中継局２００に送信するために使用する通信メディアを選択する。この場合、パケットＤ１には遅延に関するＱｏＳ要件があるため、無線通信回線４を選択する。次に、パケットＤ１のＭＡＣ  ＰＤＵ化を行った後、そのＭＡＣ  ＰＤＵを無線通信回線４で送信するために、基地局１００−中継局２００間及び中継局２００−移動端末３間の無線リソースの割り当てスケジューリングを行う。ここでは、基地局１００−中継局２００間の送信をフレームｋで、中継局２００−移動端末３間の送信をフレームｋ＋１で行うよう決定したとする。
【０１２８】
基地局１００はパケットＤ２を受信すると、そのパケットを移動端末３まで送信するための処理を行う（ステップＳ３０４）。具体的には、まず、パケットを中継局２００に送信するために使用する通信メディアを選択する。この場合、パケットＤ２には遅延に関するＱｏＳ要件がないため、有線通信回線（インターネット２経由）を選択する。次に、パケットＤ２のＭＡＣ  ＰＤＵ化を行った後、中継局２００−移動端末３間の無線リソースの割り当てスケジューリングを行う。ここでは、予め設定されている、基地局１００−中継局２００間の通信遅延時間と中継局２００におけるデータ処理時間を基に、中継局２００−移動端末３間の送信をフレームｋ＋２で行うよう決定したとする。
【０１２９】
その後、基地局１００は、パケットＤ２のＭＡＣ  ＰＤＵをＩＰによりカプセル化し、インターネット２を経由して中継局２００へ送信する（ステップＳ３０５）。図１７は、カプセル化により生成されるパケットの一例を示している。ＩＰヘッダの送信先アドレスには中継局２００のＩＰアドレスが設定され、送信元アドレスには基地局１００のＩＰアドレスが設定される。ＵＤＰのペイロードは、ＭＡＣ  ＰＤＵがスケジューリングされたフレーム番号であるｋ＋２、シーケンス番号
（この例では１００とする）、パケットＤ２のＭＡＣ  ＰＤＵから構成される。
【０１３０】
基地局１００及び中継局２００は、次のフレーム送信契機においてフレームｋを送信する（ステップＳ３０６）。その際、基地局１００はフレームｋのＤＬリレーゾーンにパケットＤ１のＭＡＣ  ＰＤＵを含める（図１６の符号Ａ参照）。また、フレームｋ＋１の送信時に中継局２００が使用すべき無線リソース割り当てスケジュールも含める。中継局２００は、基地局１００が送信したフレームｋのＤＬリレーゾーンからＤ１を受信し、移動端末３への転送に向けたＭＡＣ処理を行う（ステップＳ３０７）。また、フレームｋ＋１で使用する無線リソース割り当てスケジュールも受信する。
【０１３１】
中継局２００は、カプセル化されたＤ２のＭＡＣ  ＰＤＵを受信すると（ステップＳ３０８）、そのパケットの処理を行う（ステップＳ３０９）。具体的には、デカプセル化を行い、Ｄ２のＭＡＣ  ＰＤＵと、そのＭＡＣ  ＰＤＵを送信すべきフレーム番号（ｋ＋２）を取り出す。
【０１３２】
基地局１００及び中継局２００は、次のフレーム送信契機においてフレームｋ＋１を送信する（ステップＳ３１０）。その際、基地局１００は、フレームｋ＋１のＤＬリレーゾーンに、フレームｋ＋２の送信時に中継局２００が使用すべき無線リソース割り当てスケジュールを含める。また、中継局２００はフレームｋ＋１のＤＬアクセスゾーンにパケットＤ１のＭＡＣ  ＰＤＵを含める（図１６の符号Ｂ参照）。移動端末３は、フレームｋ＋１のＤＬ−ＭＡＰから自身宛てのデータの存在を知り、パケットＤ１のＭＡＣ  ＰＤＵを受信する。
【０１３３】
基地局１００及び中継局２００は、次のフレーム送信契機においてフレームｋ＋２を送信する（ステップＳ３１１）。その際、中継局２００はフレームｋ＋２のＤＬアクセスゾーンにパケットＤ２のＭＡＣ  ＰＤＵを含める（図１６の符号Ｃ参照）。移動端末３は、フレームｋ＋２のＤＬ−ＭＡＰから自身宛てのデータの存在を知り、パケットＤ２のＭＡＣ  ＰＤＵを受信する。
【０１３４】
次に、上りパケットを処理する際の動作について説明する。移動端末３が図示されないコアネットワーク１内の通信装置にパケットＤ３を送信する場合のシステムの動作について説明する。パケットＤ３は、遅延に関するＱｏＳ要件が無いパケットとする。移動端末３が送信するパケットに遅延に関するＱｏＳ要件がある場合のシステムの動作は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊで規定されるマルチホップ無線通信と同等であるため、その説明を省略する。
【０１３５】
移動端末３は、パケットＤ３をＭＡＣ  ＰＤＵ化し、中継局２００に送信する（ステップＳ３１２）。中継局２００は、移動端末３が送信したＭＡＣ  ＰＤＵを受信すると、その処理を行う（ステップＳ３１３）。具体的には、まず、そのＭＡＣ  ＰＤＵを基地局１００に送信するために使用すべき通信メディアを選択する。Ｄ３は遅延に関するＱｏＳ要件が無いパケットであるため、中継局２００は有線通信回線（インターネット２経由）を選択する。その後、ＭＡＣ  ＰＤＵをＩＰによりカプセル化し、インターネット２を経由して基地局１００へ送信する（ステップＳ３１４及びステップＳ３１５）。
【０１３６】
基地局１００は、カプセル化されたＤ３のＭＡＣ  ＰＤＵを受信すると、そのパケットの処理を行う（ステップＳ３１６）。具体的には、デカプセル化を行い、Ｄ３のＭＡＣ  ＰＤＵを取り出す。その後、そのＭＡＣ  ＰＤＵにＭＡＣ処理を行った後、取り出されたパケットＤ３をコアネットワーク１へ送信する（ステップＳ３１７）。
【０１３７】
なお、第１実施形態では、基地局１００−中継局２００間を結ぶ第２の通信回線５として有線通信回線を使用する例を示したが、これに限定されるものではない。他の例として、無線通信回線を使用することとしてもよい。ただし、その無線通信回線は、第１の通信回線（無線通信回線４）とは異なる。
【０１３８】
（第２実施形態の具体例）
次に、本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムについて、具体例を用いて説明する。
【０１３９】
第２実施形態では、第１実施形態と同様、マルチホップ無線通信方式としてＩＥＥＥ８０２．１６ｊを使用し、通信ネットワーク２及び第２の通信回線５にそれぞれインターネット及び有線通信回線を使用する。
【０１４０】
本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の構成については第１実施形態の具体例と同様であるため（図１４参照）、その図示及び説明を省略する。
【０１４１】
以下に、図１９を用いて、本発明の第２実施形態によるマルチホップ無線通信システムの具体例の動作を説明する。図１９は、下りパケットを処理する際のシステムのシーケンス図である。なお、図１９中の実線の矢印は有線通信回線を用いたデータ通信を表し、破線の矢印は無線通信回線４を用いたデータ通信を表している。
【０１４２】
まず、下りパケットを処理する際の動作について説明する。コアネットワーク１を介して移動端末３宛のパケットＤ４が基地局１００に送信される場合のシステムについて説明する。Ｄ４は遅延に関するＱｏＳ要件が無いパケットとする。移動端末３が送信するパケットに遅延に関するＱｏＳ要件がある場合のシステムの動作は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｊで規定されるマルチホップ無線通信と同等であるため、その説明を省略する。
【０１４３】
コアネットワーク１から基地局１００へ、パケットＤ４が送信される（ステップＳ４０１）。基地局１００はパケットＤ４を受信すると、そのパケットを移動端末３まで送信するための処理を行う（ステップＳ４０２）。具体的には、まず、パケットを中継局２００に送信するために使用する通信メディアを選択する。この場合、パケットＤ４には遅延に関するＱｏＳ要件がないため、有線通信回線（インターネット２経由）を選択する。次に、パケットＤ４のＭＡＣ  ＰＤＵ化を行った後、中継局２００−移動端末３間の無線リソースの割り当てスケジューリングを行う。ここでは、基地局１００の中継局情報管理部１２４が保持している基地局１００−中継局２００間の通信遅延時間と、予め設定されている中継局２００におけるデータ処理時間を基に、中継局２００−移動端末３間の送信をフレームｋ＋２で行うよう決定したとする。
【０１４４】
その後、基地局１００は、パケットＤ４のＭＡＣ  ＰＤＵをＩＰによりカプセル化し、インターネット２を経由して中継局２００へ送信する（ステップＳ４０３及びステップＳ４０５）。
【０１４５】
基地局１００及び中継局２００は、次のフレーム送信契機においてフレームｋを送信する（ステップＳ４０４）。
【０１４６】
中継局２００は、カプセル化されたパケットＤ４のＭＡＣ  ＰＤＵを受信すると、そのパケットの処理を行う（ステップＳ４０６）。具体的には、デカプセル化を行い、Ｄ４のＭＡＣ  ＰＤＵと、そのＭＡＣ  ＰＤＵを送信すべきフレーム番号（ｋ＋２）を取り出す。
【０１４７】
その後、中継局２００は、パケットＤ４に関する受信確認メッセージを基地局１００に送信する（ステップＳ４０７及びステップＳ４０９）。図２０は、受信確認メッセージの一例を示している。ＩＰヘッダの送信先アドレスには基地局１００のＩＰアドレスが設定され、送信元アドレスには中継局２００のＩＰアドレスが設定される。ＵＤＰのペイロードは、シーケンス番号１００から構成される。
【０１４８】
基地局１００及び中継局２００は、次のフレーム送信契機においてフレームｋ＋１を送信する（ステップＳ４０８）。その際、基地局１００は、フレームｋ＋１のＤＬリレーゾーンに、フレームｋ＋２の送信時に中継局２００が使用すべき無線リソース割り当てスケジュールを含める。
【０１４９】
基地局１００は、中継局２００が送信した受信確認メッセージを受信するとその処理を行う（ステップＳ４１０）。具体的には、シーケンス番号を受信確認メッセージから取り出し、中継局２００までの有線通信回線における通信遅延時間を推定し、基地局１００の中継局情報管理部１２４が保持している基地局１００−中継局２００間の通信遅延時間の更新を行う。
【０１５０】
基地局１００及び中継局２００は、次のフレーム送信契機においてフレームｋ＋２を送信する（ステップＳ４１１）。その際、中継局２００はフレームｋ＋２のＤＬアクセスゾーンにパケットＤ４のＭＡＣ  ＰＤＵを含める。移動端末３は、フレームｋ＋２のＤＬ−ＭＡＰから自身宛てのデータの存在を知り、パケットＤ４のＭＡＣ  ＰＤＵを受信する。
【符号の説明】
【０１５１】
１    コアネットワーク、
２    通信ネットワーク、
３    移動端末、
４    第１の通信回線（無線通信回線）、
５    第２の通信回線（有線通信回線）、
１００    基地局、
２００    中継局、
１０１−１、１０１−２    通信ＩＦ部、
１０２、１２２    通信処理部、
１０３    パケット分類部、
１０４    通信メディア判定部、
１０５    遅延スケジュール処理部、
１０６    スケジューリング部、
１０７    無線ＭＡＣ処理部、
１０８    無線ＩＦ部、
１０９、１２４    中継局情報管理部、
１１０、１２３    カプセル化処理部、
１１１    デカプセル化処理部、
１２１    通信遅延推定部、
２０１    通信ＩＦ部、
２０２    通信処理部、
２０３    無線ＭＡＣ処理部、
２０４    無線ＩＦ部、
２０５    基地局情報管理部、
２０６    通信メディア判定部、
２０７    カプセル化処理部、
２０８、２２１    デカプセル化処理部、
【図１】
2010206551.tif 000003
【図２】
2010206551.tif 000004
【図３】
2010206551.tif 000005
【図４】
2010206551.tif 000006
【図５】
2010206551.tif 000007
【図６】
2010206551.tif 000008
【図７】
2010206551.tif 000009
【図８】
2010206551.tif 000010
【図９】
2010206551.tif 000011
【図１０】
2010206551.tif 000012
【図１１】
2010206551.tif 000013
【図１２】
2010206551.tif 000014
【図１３】
2010206551.tif 000015
【図１４】
2010206551.tif 000016
【図１５】
2010206551.tif 000017
【図１６】
2010206551.tif 000018
【図１７】
2010206551.tif 000019
【図１８】
2010206551.tif 000020
【図１９】
2010206551.tif 000021
【図２０】
2010206551.tif 000022