(57)【要約】  ユーザネットワークに接続された自局と無線対向局において、無線伝送路の品質変化に対応して無線伝送容量を切り替える適応変調機能付き無線伝送装置と通信品質決定及び制御を行なうＭＡＣフレーム伝送装置が接続されてレイヤ２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）やルーターとして機能する。無線伝送装置では、無線対向局から送信される受信信号の受信電力に基づいて変調方式を決定し、当該変調方式をＰＡＵＳＥフレームに多重化してＭＡＣフレーム伝送装置に出力する。ＭＡＣフレーム伝送装置では、変調方式が多重化されたＰＡＵＳＥフレームより現在の無線伝送容量を検出し、予め設定した複数のＱｏＳ設定から無線伝送容量に適合するＱｏＳ設定を選択し、ユーザネットワークからのＬＡＮ信号に対して選択されたＱｏＳ設定に基づく制御を行なって、無線伝送装置に転送する。無線伝送装置では、ＭＡＣフレーム伝送装置より転送されたＬＡＮ信号に対して前記変調方式に基づいた変調を施して無線対向局に送信する。
2010125803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線伝送路の品質変化に対応して無線伝送容量を切り替える適応変調機能付き無線伝送装置と、通信品質決定及び制御を行なうＭＡＣフレーム伝送装置を接続してなる無線伝送装置であって、
ＭＡＣフレーム伝送装置は、適応変調機能付き無線伝送装置から供給されるＰＡＵＳＥフレームより現在の無線伝送容量を検出し、予め設定した複数のＱｏＳ設定から無線伝送容量に適合するＱｏＳ設定を選択し、ユーザネットワークからのＬＡＮ信号に対して選択されたＱｏＳ設定に基づく制御を行なって、適応変調機能付き無線伝送装置に転送するものであり、
適応変調機能付き無線伝送装置は、無線対向局より送信された受信信号の受信電力に基づいて変調方式を決定し、当該変調方式をＰＡＵＳＥフレームに多重化してＭＡＣフレーム伝送装置に出力するとともに、当該変調方式に基づきＭＡＣフレーム伝送装置より転送されたＬＡＮ信号に変調を施して無線対向局に送信するようにした無線伝送装置。
【請求項２】
ＭＡＣフレーム伝送装置及び適応変調機能付き無線伝送装置は、レイヤー２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）やルーターを構成するものであり、ＭＡＣフレームに宛先アドレスや識別子、ペイロードに多重したデータの宛先アドレスや識別子を含めることで宛先ポートへの振り分けを行い、また、ＭＡＣフレーム伝送装置は優先制御や帯域制限を行なうものである請求項１記載の無線伝送装置。
【請求項３】
適応変調機能付き無線伝送装置は、無線伝送路の品質が悪化したときにはシステムゲインは大きいが無線伝送容量が小さい変調方式に切り替え、無線伝送路の品質が良好のときにはシステムゲインは小さいが無線伝送容量が大きい変調方式に切り替えるようにした請求項１記載の無線伝送装置。
【請求項４】
ＭＡＣフレーム伝送装置に対して複数の適応変調機能付き無線伝送装置を接続し、ＭＡＣフレーム伝送装置は複数の適応変調機能付き無線伝送装置について夫々通信品質決定及び制御を行なうようにした請求項１記載の無線伝送装置。
【請求項５】
無線伝送路の品質変化に対応して無線伝送容量を切り替える適応変調方式を用いた無線通信に適用されるＭＡＣフレーム伝送方法であって、
無線対向局から送信される受信信号の受信電力に基づいて変調方式を決定し、
前記変調方式をＰＡＵＳＥフレームに多重化し、
前記変調方式が多重化されたＰＡＵＳＥフレームより現在の無線伝送容量を検出し、
予め設定した複数のＱｏＳ設定から無線伝送容量に適合するＱｏＳ設定を選択し、
ユーザネットワークからのＬＡＮ信号に対して選択されたＱｏＳ設定に基づく制御を行ない、
前記ＬＡＮ信号に対して前記変調方式に基づいた変調を施して無線対向局に送信するようにしたＭＡＣフレーム伝送方法。
【請求項６】
無線伝送路の品質が悪化したときにはシステムゲインは大きいが無線伝送容量が小さい変調方式に切り替え、無線伝送路の品質が良好のときにはシステムゲインは小さいが無線伝送容量が大きい変調方式に切り替えるようにした請求項５記載のＭＡＣフレーム伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応変調機能を有する無線伝送装置及びＭＡＣフレーム伝送方法に関する。
本願は、２００９年５月１日に日本国に出願された特願２００９−１１２０６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
無線伝送路の品質変化に対応してシステムゲインや伝送容量を切り替える適応変調機能を有する無線伝送装置において高度なＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）機能を実現する方法として、無線伝送装置にＱｏＳ機能を実装する方法と、無線伝送装置とレイヤー２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）のようなＭＡＣフレーム伝送装置を組み合わせた方法がある。【０００３】
一般的に、送信元である無線伝送装置から目的の送信先まで複数の他の無線伝送装置を経由して通信を行っているため、通信を中継する全ての無線伝送装置にＱｏＳ機能を実装することは重複機能及び実装コストの面で無駄が多いので、ＱｏＳ機能は外部装置との接続局や複数の回線を集約するノードのようにＱｏＳ機能を必要とする特定局に限定して実装している。また、外部Ｌ２ＳＷと組み合わせて中継を行なう中継局間では共通の無線伝送装置にのみＱｏＳ機能を実装するようにしている。【０００４】
無線伝送容量は有線ネットワークに比べて帯域が狭く、無線伝送装置内に滞留したＭＡＣフレーム（即ち、ＭＡＣプロトコルを記録したフレーム）を優先度に従って転送するためにＱｏＳ機能が必要である。
適応変調機能では、無線伝送装置の伝送容量を動的に変化させるため、ＱｏＳ設定も動的に変更する必要がある。しかし、既存のＬ２ＳＷと無線伝送装置を組み合わせる方法では、Ｌ２ＳＷが無線伝送容量の変化を検出できないため、無線伝送容量に見合ったＱｏＳ制御を行なうことができない。【０００５】
次に、Ｌ２ＳＷの従来構成について図６を参照して説明する。
このＬ２ＳＷでは、局間のフロー制御はＩＥＥＥ８０２．３準拠のＰＡＵＳＥフレームを使用している。ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるフロー制御では、受信バッファの使用量が予め設定した所定値を超えるとライン対向局に対してＰＡＵＳＥ時間を多重したＰＡＵＳＥフレームを送信して、ライン対向局からの送信を停止し、一方、受信バッファの使用量が所定値を下回るとライン対向局に対してＰＡＵＳＥ時間「０」を多重したＰＡＵＳＥフレームを送信して、ライン対向局からの送信を再開している。この場合、フレームの優先度及び帯域制御に拘らず、ＰＡＵＳＥ制御中は全フレームを一括して送信停止してしまうため、最優先のフレームでも送信停止してしまい、ＱｏＳ制御の保証が困難であった。【０００６】
次に、図７のフローチャートを参照して図６に示すＬ２ＳＷ（Ａ１）の動作について説明する。
Ｌ２ＳＷ（Ａ１）内のＣＰＵ（Ａ２）は、受信トラフィック（Ａ７）からＰＡＵＳＥフレーム（Ａ８）を抜き出し、受信信号（Ａ８１）として入力し、ＰＡＵＳＥ検出信号（Ａ２１）としてスケジューラ（Ａ３）に供給する。
スケジューラ（Ａ３）は、ＣＰＵ（Ａ２）からのＰＡＵＳＥ検出信号（Ａ２１）に基づいて、図７に示す制御フローに従い、高／中／低の優先度に対応する３つの優先バッファ（Ａ４、Ａ５、Ａ６）について優先フロー制御信号（Ａ３１、Ａ３２）を用いて制御する。【０００７】
スケジューラ（Ａ３）におけるフロー制御論理について図７のフローチャートを参照して説明する。
Ｌ２ＳＷ（Ａ１）のスケジューラ（Ａ３）は、ＣＰＵ（Ａ２）からＰＡＵＳＥ検出信号（Ａ２１）を入力すると（ステップＳＡ１）、現在ＰＡＵＳＥ制御中か否かを判定し（ステップＳＡ２）、ＰＡＵＳＥ制御中でなければ、低優先バッファ（Ａ６）の送信を停止する（ステップＳＡ３）。また、ＰＡＵＳＥ制御中の場合、スケジューラ（Ａ３）は中優先バッファ（Ａ５）の送信を停止する（ステップＳＡ６）。【０００８】
ＰＡＵＳＥ解除フレームを受信するか、或いは、ＰＡＵＳＥ制御時間（即ち、送信停止時間）がＰＡＵＳＥフレーム中のＰＡＵＳＥ時間フィールドで指定された時間経過したとき（ステップＳＡ４）、スケジューラ（Ａ３）は送信停止を解除して、全ての高／中／低優先バッファ（Ａ４、Ａ５、Ａ６）による送信を行なう（ステップＳＡ５）。尚、上記の条件が満たされない場合には、該当する優先バッファの送信停止を継続する。【０００９】
上記のように、Ｌ２ＳＷ（Ａ１）に適応変調機能を有する無線伝送装置を組み合わせて使用した場合、無線伝送装置では適応変調により無線伝送容量が減少する。ここで、無線方向トラフィックの輻輳時、無線伝送装置はＬ２ＳＷ（Ａ１）に対してＰＡＵＳＥフレームを出力し、Ｌ２ＳＷ（Ａ１）は低優先バッファ（Ａ６）の送信を停止する。このＰＡＵＳＥ制御中に再度ＰＡＵＳＥフレームを受信すると、Ｌ２ＳＷ（Ａ１）は中優先バッファ（Ａ５）の送信を停止する。これにより、ＰＡＵＳＥフレームの受信回数に応じた優先度別のフロー制御を実現している。【００１０】
次に、Ｌ２ＳＷの他の従来構成について図８を参照して説明する。また、図９は図８に示すＬ２ＳＷ（Ｂ１）の動作を示すフローチャートである。
Ｌ２ＳＷ（Ｂ１）において、シェーパー（Ｂ３）はＣＰＵ（Ｂ２）からのＰＡＵＳＥ検出信号（Ｂ２１）に基づいて、図９に示す制御フローに従い、送信バッファ（Ｂ４）のシェーピングを実行して、送信信号（Ｂ４１）の送信レートを調整する。【００１１】
次に、図９のフローチャートを参照してシェーパー（Ｂ３）の制御論理について説明する。
シェーパー（Ｂ３）は、ＰＡＵＳＥフレームを検出すると（ステップＳＢ１）、シェーピングを開始して送信バッファ（Ｂ４）の送信レートを減少する（ステップＳＢ２）。ＰＡＵＳＥ解除フレームを受信するか、或いはＰＡＵＳＥフレーム中のＰＡＵＳＥ時間フィールドで指定される時間経過したとき（ステップＳＢ３）、シェーパー（Ｂ３）はシェーピングを終了して（ステップＳＢ４）、元の送信レートでデータ送信を再開する（ステップＳＢ５）。ＰＡＵＳＥ制御中に再度ＰＡＵＳＥフレームを検出した場合、シェーパー（Ｂ３）は更に送信レートを減少して、ＰＡＵＳＥ解除フレームを受信するか、或いはＰＡＵＳＥ時間が経過するまで、上記の動作を繰り返す。【００１２】
上記のように、Ｌ２ＳＷ（Ｂ１）に適応変調機能を有する無線伝送装置を組み合わせた場合、ＰＡＵＳＥフレームを介した送信レートの制御が可能となり、当該無線伝送装置では適応変調により無線伝送容量が減少する。また、無線方向トラフィックの輻輳時には、ＰＡＵＳＥフレームをＬ２ＳＷ（Ｂ１）に対して送信し、Ｌ２ＳＷ（Ｂ１）ではＰＡＵＳＥフレームの受信回数に応じて送信レートを減少し、以って、無線方向トラフィックの輻輳を回避することができる。【００１３】
図６及び図８に示すように既存のＬ２ＳＷを無線伝送装置に組み合わせた構成では、Ｌ２ＳＷはＰＡＵＳＥフレームの受信回数のみに基づいて無線伝送装置の輻輳状態を検出するため、単純な情報しか通知することができない。図６に示すＬ２ＳＷ（Ａ１）では優先度毎にフロー制御を行い、一方、図８に示すＬ２ＳＷ（Ｂ１）では送信レートの変更を行なっており、両者とも１項目しか制御することができない。また、優先度毎の単純なフロー制御では、ＱｏＳ制御で行なっている優先度について送信フレーム数比率の保証を行なうことができない。【００１４】
既存のＬ２ＳＷでは複数のＰＡＵＳＥフレームを受信してから制御を行なうため、無線伝送容量が変化してからＬ２ＳＷでの送信レートの変更やフロー制御が実行されるまでの待ち時間が必要となり、無線伝送路の品質を安定させることができない。また、既存のＬ２ＳＷの制御では、無線伝送容量の断続的変化に追従できない可能性もある。【００１５】
Ｌ２ＳＷの無線方向トラフィックの輻輳状態検出までの待ち時間においても、洩れなくフレーム受信を継続するためには比較的大きな容量のバッファを無線伝送装置に実装する必要がある。しかし、無線伝送装置に大容量バッファを実装することは、無線伝送装置に個別にＱｏＳ機能を実装するのと同様に、機能及び実装コストの面で無駄が生じ、実現困難である。【００１６】
一般的に、無線通信システムの信号伝送品質は無線伝送路の状況に依存するため、通常運用中の受信電力は最低限の品質が確保できる受信電力よりも高く設定されている。通常運用中には、無線伝送路の変動耐力は小さくなるが、多値変調方式を採用することにより、伝送容量を増大することができる。一方、無線伝送路の品質が悪い場合でも、無線伝送路の変動耐力が大きい変調方式（多値数少）を採用すれば、伝送容量は減少するものの、無線回線の瞬断を回避することができる。即ち、無線伝送路の状態に応じて変調方式を変更することにより、無線伝送容量を最大化するとともに、最低限の無線伝送容量の確保することができる。これを適応変調方式といい、例えば、特許文献１に開示されている。【００１７】
一般的に、無線伝送容量は有線ネットワークの帯域に比べて小さく、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）で送信するバースト信号の場合には、無線通信装置のバッファにフレームが滞留してしまうため、無線伝送時に優先度の高いＭＡＣフレームから順に送信するＱｏＳ制御を行なう必要がある。
特許文献２及び特許文献３は、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＰＡＵＳＥフレームを使用した技術を開示しており、ポート単位ではなく、優先度毎のフロー制御や通信帯域調整を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開昭５７−１５９１４８号公報
【特許文献２】特開２００４−１０４４２７号公報
【特許文献３】特開２００６−３３７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
無線伝送装置における適応変調により無線伝送容量を動的に変更すると、ユーザネットワークからのＬＡＮ信号を無線伝送装置で送信する際、無線伝送容量に応じて帯域制限、帯域保証、及び優先制御などのＱｏＳ設定も動的に変更する必要がある。【００２０】
無線ＬＡＮの基地局のように高度なＭＡＣフレーム伝送機能を有する無線伝送装置では、ＭＡＣフレームを無線伝送する際にＱｏＳ制御を行い、かつ、無線伝送容量に応じてＱｏＳ設定を変更するような機能の実装は可能であるが、単一の無線対向局へ信号を伝送するだけの簡易なＰ−Ｐ型無線伝送装置について高度なＭＡＣフレーム伝送機能を実装することは、機能及び実装コストの面で実現困難である。【００２１】
簡易なＰ−Ｐ型無線伝送装置については、高度なＱｏＳ機能をＬ２ＳＷやルーターなどの外部のＭＡＣフレーム伝送装置に予め設定しておくことにより、無線伝送装置側において高度なＱｏＳ機能を実行することが可能であるが、無線伝送容量が動的に変化する適応変調方式の場合には、無線伝送装置からＭＡＣフレーム伝送装置へ現在の無線伝送容量を通知する手段が別途必要となる。【００２２】
無線伝送装置とＭＡＣフレーム伝送装置の双方で独自のプロトコルを実装することにより、現在の無線伝送容量を通知する機能を実現したとしても、簡易なＰ−Ｐ型無線伝送装置に対して新たにプロトコル処理機能を実装する必要がある。この技術も、前記のＱｏＳ機能を個別に実装するのと同様に、機能及び実装コストの面で実現困難である。【００２３】
また、ＭＡＣフレーム伝送装置が上記のプロトコルに対応していない場合、無線伝送装置から不要な制御フレームが送信され、かつ、制御フレームが宛先不明でＭＡＣフレーム伝送装置からユーザネットワークに転送されると、ネットワークトラフィックが浪費されることとなる。【００２４】
特許文献１及び特許文献２に開示される通信帯域調整方法は、上記の問題点を解決することを意図して考案されたものである。
この通信帯域調整方法は、一定時間内のＰＡＵＳＥフレーム受信回数に応じて無線伝送装置の輻輳状態を推定するものであるため、ＰＡＵＳＥフレームを計数する間の待ち時間が発生し、適応変調方式のように無線伝送容量が断続的に変化し続ける環境では、ＱｏＳ設定の切り替えが追従しきれない可能性がある。【００２５】
一般に、ＬＡＮ信号はフレーム単位で送信しているため、受信側では１フレーム以上の容量の受信バッファを具備する必要があるが、従来方式では複数のＰＡＵＳＥフレームを受信した後にフロー制御を開始するため、フロー制御開始までに一定の待ち時間が必要となる。即ち、ＭＡＣフレーム伝送装置でフロー制御を開始するまでの一定時間、無線伝送装置がＭＡＣフレーム伝送装置からのＭＡＣフレームをオーバフローすることなく受信することを可能とする大容量の受信バッファが必要となる。【００２６】
上記の解決策では、ＰＡＵＳＥフレームの受信回数のみで情報伝達を行なっているため、特定優先度パケットの送信停止制御やポート全体の送信レート変更のような簡単な制御のみでは、帯域制限値と優先制御論理の変更のように複数のＱｏＳ設定の変更に必要な情報を伝達することができない。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、適応変調を実現しながら無線伝送容量を動的に変更する機能、即ち、無線伝送容量の変動に追従してＱｏＳ設定を動的に切り替えることができる無線伝送装置及びＭＡＣフレーム伝送方法を提供することを目的とする。【００２８】
本発明は、無線伝送路の品質変化に対応して無線伝送容量を切り替える適応変調機能付き無線伝送装置と、通信品質決定及び制御を行なうＭＡＣフレーム伝送装置を接続してなる無線伝送装置に関する。ＭＡＣフレーム伝送装置は、適応変調機能付き無線伝送装置から供給されるＰＡＵＳＥフレームより現在の無線伝送容量を検出し、予め設定した複数のＱｏＳ設定から無線伝送容量に適合するＱｏＳ設定を選択し、ユーザネットワークからのＬＡＮ信号に対して選択されたＱｏＳ設定に基づく制御を行なって、適応変調機能付き無線伝送装置に転送する。適応変調機能付き無線伝送装置は、無線対向局より送信された受信信号の受信電力に基づいて変調方式を決定し、当該変調方式をＰＡＵＳＥフレームに多重化してＭＡＣフレーム伝送装置に出力するとともに、当該変調方式に基づきＭＡＣフレーム伝送装置より転送されたＬＡＮ信号に変調を施して無線対向局に送信する。【００２９】
本発明は、無線伝送路の品質変化に対応して無線伝送容量を切り替える適応変調方式を用いた無線通信に適用されるＭＡＣフレーム伝送方法に関する。ここで、無線対向局から送信される受信信号の受信電力に基づいて変調方式を決定し、変調方式をＰＡＵＳＥフレームに多重化し、変調方式が多重化されたＰＡＵＳＥフレームより現在の無線伝送容量を検出し、予め設定した複数のＱｏＳ設定から無線伝送容量に適合するＱｏＳ設定を選択し、ユーザネットワークからのＬＡＮ信号に対して選択されたＱｏＳ設定に基づく制御を行ない、ＬＡＮ信号に対して変調方式に基づいた変調を施して無線対向局に送信する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明において、無線伝送装置側で現在の変調方式をコード化してＰＡＵＳＥフレームのＰＡＵＳＥ時間フィールドに多重化してＭＡＣフレーム伝送装置に転送する。これにより、ＭＡＣフレーム伝送装置側で無線伝送容量に対応した変調方式を検出することが可能となる。また、ＭＡＣフレーム伝送装置において、予め設定した複数のＱｏＳ設定から無線伝送容量に適合したＱｏＳ設定に切り替えることが可能となる。即ち、無線伝送装置とＭＡＣフレーム伝送装置を別筐体で構成しつつも、無線伝送路の品質が良好なときには変調方式の多値数（即ち、無線伝送容量に対応する値）を増加させて、ＭＡＣフレームの最優先フレームをＳＰ送信し、一方、天候悪化などにより無線伝送路の品質が劣化したときには多値数を減少し、以って、最優先フレームで無線伝送容量が占有されることを回避すべく全ての優先度に係るＭＡＣフレームをＷＲＲ転送する。これにより、無線伝送装置とＭＡＣフレーム伝送装置が連携して無線伝送容量に適合したＱｏＳ設定を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の好適な実施例に係る無線伝送装置を適用した無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施例に係る無線伝送装置に含まれるＭＡＣフレーム伝送装置の通信品質制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図３】ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるＰＡＵＳＥフレームのフォーマットを示す図である。
【図４】ＭＡＣフレーム伝送装置の通信品質決定部によるＱｏＳ設定切り替え処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施例に係る無線伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図６】Ｌ２ＳＷの従来構成を示すブロック図である。
【図７】図６のＬ２ＳＷにおけるスケジューラのフロー制御論理を示すフローチャートである。
【図８】Ｌ２ＳＷの他の従来構成を示すブロック図である。
【図９】図８のＬ２ＳＷにおけるシェーパーの制御論理を示すフローチャートである。
【図１０】無線伝送容量毎に設定したＱｏＳ設定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明に係る無線伝送装置は、適応変調機能を有する無線伝送装置（以下、「適応変調機能付無線伝送装置」と称する）とＭＡＣフレーム伝送装置を具備するものである。適応変調機能付無線伝送装置は、現在の無線伝送容量分のデータをコード化してＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＰＡＵＳＥフレームに多重し、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＭＡＣフレームを取り扱うＭＡＣフレーム伝送装置を介して送信することにより、外部装置への無線伝送容量の通知を可能とする。また、適応変調を採用することにより、無線伝送容量が動的に変化したときには、外部のＭＡＣフレーム伝送装置も連動させることにより、現在の無線伝送容量に即したＱｏＳ設定の切り替えも可能とする。
【００３３】
次に、本発明の好適な実施例に係る無線伝送装置について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。ここで、本実施例に係る無線伝送装置は、ＭＡＣフレーム伝送装置Ａ（１０）と無線伝送装置Ａ（２０）を具備する。ＭＡＣフレーム伝送装置１０は、通信品質制御部１１と通信品質決定部１２を具備する。無線伝送装置２０は、無線送信部２１、無線受信部２２、フレーム生成部２３、及び適応変調決定部２４を具備する。
【００３４】
本実施例に係る無線伝送装置は、レイヤー２スイッチ（Ｌ２ＳＷ）又はルーターと同様の構成を有している。即ち、ＭＡＣフレーム伝送装置１０は、ＭＡＣフレームに対して宛先アドレスやその他の識別子、ＭＡＣフレームペイロードに多重したデータの宛先アドレス及びその他の識別子を含めることで宛先ポートへの振り分け（スイッチング）を実行し、かつ、優先制御や帯域制限などを実行する。無線伝送装置２０は、ＭＡＣフレームを無線フレームに多重して無線対向局へ送信する。
【００３５】
ＭＡＣフレーム伝送装置１０の通信品質制御部１１は、ユーザネットワークＡ（５０）からＬＡＮ信号１００を入力して、通信品質決定部１２からの通信品質制御信号１２１に基づいてＱｏＳ制御を行い、その結果をＬＡＮ信号１１１として無線伝送装置２０へ出力する。
【００３６】
ＭＡＣフレーム伝送装置１０の通信品質決定部１２は、無線伝送装置２０からＬＡＮ信号２３１を入力して、そこに含まれるＰＡＵＳＥフレームに基づいて現在の無線伝送容量を検出し、無線伝送容量毎に予め設定した複数のＱｏＳ設定から対応する無線伝送容量のＱｏＳ設定を選択して、通信品質制御信号１２１として通信品質制御部１１へ出力する。
【００３７】
無線伝送装置２０の無線送信部２１は、ＭＡＣフレーム伝送装置１０からのＬＡＮ信号１１１を入力して、適応変調決定部２４から出力される変調方式通知信号２４１で指定される変調方式による変調を施し、その結果を無線送信信号２１１として無線伝送装置Ｂ（３０）へ送信する。
【００３８】
無線伝送装置２０の無線受信部２２は、適応変調決定部２４により通知された変調方式により、無線対向局（即ち、無線伝送装置Ｂ（３０）及びＭＡＣフレーム伝送装置Ｂ（４０）を具備する無線伝送装置）からの無線受信信号３０１を復調する。具体的には、無線受信部２２は無線伝送装置３０からの無線受信信号３０１を入力し、適応変調決定部２４の変調方式通知信号２４１で指定された変調方式による復調を施し、フレーム生成部２３を介してＬＡＮ信号２３１としてＭＡＣフレーム伝送装置１０へ出力する。
【００３９】
無線伝送装置２０の適応変調決定部２４は、無線受信部２２からの受信電力モニタ信号２２１に基づいて変調方式を決定し、変調方式通知信号２４１として無線送信部２１、無線受信部２２、及びフレーム生成部２３に供給する。具体的には、適応変調決定部２４は無線受信部２２からの受信電力モニタ信号２２１に基づいて無線対向局の無線伝送装置３０からの無線受信電力を検出し、予め設定した閾値との大小比較により変調方式を切り替え、選択した変調方式を示す変調方式通知信号２４１を生成して、無線送信部２１、無線受信部２２、及びフレーム生成部２３に供給する。
【００４０】
ＭＡＣフレーム伝送装置１０の通信品質決定部１２は、無線伝送装置２０からのＬＡＮ信号２３１を入力してＰＡＵＳＥフレームのみを抜き出し、無線伝送装置２０がＰＡＵＳＥフレームに多重した無線伝送容量情報を抽出し、以って、現在の無線伝送容量を検出する。
また、現在の無線伝送容量に基づいて、無線伝送容量毎に予め設定した複数のＱｏＳ設定（図１０参照）の中から現在の無線伝送容量に対応するＱｏＳ設定を選択して、それを通信品質制御信号１２１に記述して通信品質制御部１１に供給する。
【００４１】
図２は、ＭＡＣフレーム伝送装置１０の通信品質制御部１１の内部構成を示すブロック図である。
図２に示す通信品質制御部１１において、フレーム解析部１１−１はユーザネットワークＡ（５０）からのＬＡＮ信号１００を入力して、そのフレーム内の予め設定した特定フィールドの値に基づいてフレームの転送優先度を解析し、優先度毎の優先送信信号１１−１１をバッファ１１−２に格納する。また、通信品質制御部１１の優先制御部１１−３は、優先制御信号１２１により指定される優先制御論理に従い、優先度毎のバッファ１１−２からフレームを優先送信信号１１−２１として取り出す。通信品質制御部１１の帯域制御部１１−４は、優先制御信号１２１で指定される帯域制限値を超えないようにフレーム間隔を調整しながら該当フレームをＬＡＮ信号１１１として無線伝送装置２０へ出力する。
【００４２】
無線伝送装置２０の無線送信部２１は、ＭＡＣフレーム伝送装置１０からのＬＡＮ信号１１１に対して、適応変調決定部２４の変調方式通知信号２４１で指定される変調方式に従った変調を施し、無線対向局の無線伝送装置Ｂ（３０）へ送信する。
【００４３】
本実施例に係る無線伝送装置では、ＭＡＣフレーム伝送用の豊富な機能を有するＭＡＣフレーム伝送装置１０が無線伝送容量情報を多重したＰＡＵＳＥフレームを無線伝送装置２０から受け取り、現在の無線伝送容量を検出し、無線伝送容量毎に予め設定した複数のＱｏＳ設定の中から該当するＱｏＳ設定に切り替えることにより、現在の無線伝送容量に適合したＱｏＳ設定への切り替えを可能とする。
【００４４】
次に、ＭＡＣフレーム伝送装置１０の動作について詳細に説明する。説明を簡略化するために、ＭＡＣフレーム伝送装置１０について４段階の優先度を設定し、優先制御論理は重み付きラウンドロビン（ＷＲＲ：Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｒｏｕｎｄ  Ｒｏｂｉｎ）のみとし、また、絶対優先（ＳＰ：Ｓｔｒｉｃｔ  Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）とＷＲＲとの２種類の組み合わせを用いるものとし、かつ、６４ＱＡＭとＱＰＳＫの２種類の無線変調方式を用いるものとする。
【００４５】
図１に示すＭＡＣフレーム伝送装置１０の通信品質制御部１１は、ユーザネットワーク５０からのＬＡＮ信号１００を入力して、通信品質設定部１２の通信品質制御信号１２１に基づくＱｏＳ制御を行い、ＬＡＮ信号１１１として無線伝送装置２０へ出力する。
【００４６】
図２に示す通信品質制御部１１のフレーム解析部１１−１は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｐで規定されるＭＡＣフレームの優先度識別子に基づいて、ユーザネットワーク５０からのＬＡＮ信号１００の優先度を解析し、その結果を優先送信信号１１−１１として優先度毎に区切られたバッファ１１−２に格納する。優先制御部１１−３は予め設定した優先制御論理に従い優先度順に格納されたＭＡＣフレームを優先送信信号１１−２１としてバッファ１１−２から取り出す。帯域制御部１１−４は、優先送信信号１１−２１の帯域が予め設定した帯域を超えないようにＭＡＣフレーム間隔を調整して、ＬＡＮ信号１１１として無線伝送装置２０へ出力する。
【００４７】
通信品質決定部１２は、無線伝送装置２０からのＬＡＮ信号２３１を入力して、そこに含まれるＰＡＵＳＥフレームから無線伝送容量を検出し、無線伝送容量毎に予め設定した複数のＱｏＳ設定から該当するＱｏＳ設定を選択して、通信品質制御信号１２１として通信品質制御部１１に供給する。
【００４８】
図３は、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されるＰＡＵＳＥフレームのフォーマットを示す。
通信品質決定部１２は、図３に示すＰＡＵＳＥフレームの時間フィールドＦ１から無線伝送容量情報を抽出して、ＱｏＳ設定の切り替え判定を行なう。
【００４９】
図４は、ＭＡＣフレーム伝送装置１０の通信品質決定部１２におけるＱｏＳ設定の切り替え処理を示すフローチャートである。図１０は、ＱｏＳ設定の一例を示す。
【００５０】
次に、図１乃至図３及び図１０を参照して、図４に示すフローチャートに沿って通信品質決定部１２によるＱｏＳ設定の切り替え処理について説明する。
【００５１】
（ステップＳ１）
通信品質決定部１２は、ＰＡＵＳＥフレームを受信する。
（ステップＳ２）
通信品質決定部１２は、ＰＡＵＳＥフレームの時間フィールドＦ１に記述されている値が「０ｘ００００」又は「０ｘＦＦＦＦ」であるか否かを判定し、その判定結果が「ＹＥＳ」の場合にはフローはステップＳ５に進み、一方、判定結果が「ＮＯ」の場合にはフローはステップＳ３に進む。
（ステップＳ３）
通信品質決定部１２は、ＰＡＵＳＥフレームの時間フィールドＦ１に記述された値が「０ｘ０００１」か否かを判定し、その判定結果が「ＹＥＳ」の場合にはフローはステップＳ６に進み、一方、判定結果が「ＮＯ」の場合にはフローはステップＳ４に進む。
【００５２】
（ステップＳ４）
通信品質決定部１２は、図１０に示す「ＱｏＳ設定１」を選択し、その後、フローはステップＳ１に戻る。ＱｏＳ設定１では、４段階の優先度の全てを重み付けラウンドロビン（ＷＲＲ）で構成し（即ち、優先制御論理＝４ＷＲＲ）、通信帯域を１００Ｍｂｐｓに制限する（即ち、帯域制限値＝１００Ｍｂｐｓ）。
（ステップＳ５）
通信品質決定部１２は、ＱｏＳ設定の切り替えを解除し、以後、通常のＰＡＵＳＥ制御を行なう。
（ステップＳ６）
通信品質決定部１２は、「ＱｏＳ設定２」を選択し、その後、フローはステップＳ１に戻る。ＱｏＳ設定２では、４段階の優先度のうち最優先のものを絶対優先度（ＳＰ：Ｓｔｒｉｃｔ  Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）とし、残りの３つの優先度をＷＲＲで構成し（即ち、優先制御論理＝１ＳＰ＋３ＷＲＲ）、通信帯域を２００Ｍｂｐｓに制限する（即ち、帯域制限値＝２００Ｍｂｐｓ）。
【００５３】
上記の処理により、通信品質決定部１２は無線伝送容量２０より出力されるＰＡＵＳＥフレームから無線伝送容量情報を抽出して複数のＱｏＳ設定から所望のＱｏＳ設定を選択して、通信品質制御信号１２１として通信品質制御部１１へ出力する。
【００５４】
次に、適応変調方式について説明する。
一般的に、変調方式では多値数が大きいほど無線伝送容量が増大するが、無線伝送路の変動耐力は減少する。逆に、多値数が小さいほど無線伝送容量は減少するが、無線伝送路の変動耐力は増大する。即ち、適応変調方式の無線伝送装置では、晴天時のように無線伝送路の品質が良く、かつ、十分高い受信電力が確保できる場合には、周波数利用効率の良い多値変調方式を採用し、一方、降雨時のように無線伝送路の品質が悪く多値変調方式では伝送信号の品質が劣化する場合には、送信電力と最低限品質を維持できる最小受信電力との差が大きい（即ち、システムゲインの高い）変調方式（但し、多値数小）に切り替える。
【００５５】
上記のように、本実施例は無線伝送路の品質に拘らず優先度の高い信号伝送を確保しつつ、通常時の無線伝送容量の増大を図ることができる。
従って、無線伝送装置２０の適応変調決定部２４は、無線受信部２２からの受信電力モニタ信号２２１に基づいて、受信電力が予め設定した所定値よりも高い場合には６４ＱＡＭを変調方式として選択し、受信電力が所定値よりも低い場合にはＱＰＳＫを変調方式として選択する。適応変調決定部２４は選択した変調方式を示す変調方式通知信号２４１を無線送信部２１、無線受信部２２、及びフレーム生成部２３へ出力する。
【００５６】
無線伝送装置１０の無線送信部２１は、ＭＡＣフレーム伝送装置１０からＬＡＮ信号１１１を入力して、適応変調決定部２４の変調方式通知信号２４１で指定される変調方式に従った変調を施し、無線送信信号２１１として無線対向局の無線伝送装置３０へ送信する。また、無線受信部２２は無線伝送装置３０から無線受信信号３０１を受信して、適応変調決定部２４の変調方式通知信号２４１で指定される変調方式で復調し、フレーム生成部２３を介してＬＡＮ信号２３１としてＭＡＣフレーム伝送装置１０へ出力する。更に、無線受信部２２は無線受信信号３０１の受信電力を検出して、受信電力モニタ信号２２１として適応変調決定部２４に供給する。
【００５７】
フレーム生成部２３では、適応変調決定部２４の変調方式通知信号２４１で指定される変調方式が変更された場合、変調方式をコード化し、例えば、６４ＱＡＭ選択時には「０ｘ０００１」、ＱＰＳＫ選択時には「０ｘ０００２」をＰＡＵＳＥフレームのＰＡＵＳＥ時間フィールドＦ１（図３参照）に多重し、無線受信部２２からの復調信号とともにＬＡＮ信号２３１としてＭＡＣフレーム伝送装置１０に出力する。
【００５８】
上記のように、本実施例に係る無線伝送装置では、適応変調機能付き無線伝送装置２０において、現在選択されている変調方式をコード化し、ＰＡＵＳＥフレームのＰＡＵＳＥ時間フィールドＦ１に多重してＭＡＣフレーム伝送装置１０へ転送する。これにより、ＭＡＣフレーム伝送装置１０における無線伝送装置２０の変調方式（即ち、無線伝送容量）の検出を可能とする。また、ＭＡＣフレーム伝送装置１０において各無線伝送容量に対応したＱｏＳ設定を予め登録しておき、通信品質決定部１２が検出した無線伝送容量に適合して所望のＱｏＳ設定に切り替えることを可能とする。
【００５９】
従って、本実施例に係る無線伝送装置では、適応変調機能付き無線伝送装置２０とＭＡＣフレーム伝送装置１０を別筐体で構成しており、無線伝送路の品質が良好な場合には変調方式の多値数（即ち、無線伝送容量）を増大してＭＡＣフレームの最優先フレームをＳＰで送信するが、一方、天候悪化などにより無線伝送路の品質が劣化した場合には変調方式の多値数を減少する。これにより、最優先フレームで無線伝送容量が占有されることを回避すべく、全ての優先度についてＷＲＲ転送を行なうことができる。また、無線伝送装置２０とＭＡＣフレーム伝送装置１０が連携して、無線伝送容量に適合したＱｏＳ設定に切り替えることが可能となる。
【００６０】
本実施例では、無線伝送装置２０からＭＡＣフレーム伝送装置１０に送られるＰＡＵＳＥフレームに無線伝送容量情報が多重化されており、それをＭＡＣフレーム伝送装置１０にて抽出するようにしている。即ち、一定時間のＰＡＵＳＥフレームの受信回数に基づいて無線伝送装置の輻輳状態を推定する従来方式に比べて、本実施例では無線伝送容量を短時間で検出することが可能となるため、適応変調により無線伝送容量が断続的に変化する状況であっても、ＭＡＣフレーム伝送装置１０によるＱｏＳ設定の切り替え追従が可能となる。
【００６１】
また、ＭＡＣフレーム伝送装置１０にてＱｏＳ設定を高速に切り替えることにより無線伝送容量が減少した場合には、ＭＡＣフレーム伝送装置１０の送信レートを急激に下げることが可能となり、以って、無線伝送装置２０におけるＬＡＮフレームの滞留量が低下し、小容量の受信バッファを用いてもＬＡＮフレームがオーバーフローすることを防止できる。換言すれば、ＭＡＣフレーム伝送装置１０から無線伝送装置２０へのＬＡＮ信号の伝送に使用する受信バッファの容量（サイズ）を縮小することができる。
【００６２】
本実施例では、ＩＥＥＥ８０２．３に準拠したＰＡＵＳＥフレームを使用して無線伝送容量情報を通知しているため、ＩＥＥＥ８０２．３の規定通りにブリッジ、Ｌ２ＳＷ、及びルーターなどの機器で必ず終端されることになる。仮に、ＰＡＵＳＥフレームから無線伝送容量情報を検出できないＭＡＣフレーム伝送装置が無線伝送装置に接続されていても、無線伝送容量情報を多重化したＰＡＵＳＥフレームはユーザネットワークには転送されることはないため、ネットワークトラフックの浪費を回避することができる。一方、既存の無線伝送装置をＰＡＵＳＥフレームから無線伝送容量情報を検出できないＭＡＣフレーム伝送装置と接続した場合、独自の制御フレームを用いて無線伝送容量情報を通知する必要があるため、ＭＡＣフレーム伝送装置が当該ＰＡＵＳＥフレームをユーザネットワークに転送してしまい、ネットワークトラフィックを浪費することとなる。
【００６３】
本実施例では、適応変調機能付き無線伝送装置２０とＱｏＳ設定機能付きＭＡＣフレーム伝送装置１０を別筐体で構成することができるため、無線伝送装置２０では無線機能に特化して機能絞込みを行なうことができ、以って、他の無線伝送装置と接続する無線局、複数の回線を集約するノード、並びに無線信号を中継するだけの中継局に対して共通の無線伝送装置を使用することができるため、無線伝送装置の設置コストの低減及び保守作業の簡易化を図ることができる。
【００６４】
本実施例に係る無線伝送装置（図１参照）では、図３に示すＰＡＵＳＥフレームフォーマットのＰＡＵＳＥ時間フィールドＦ１に変調方式をコード化して伝送しているが、これに限定する必要はない。例えば、ＰＡＵＳＥ時間フィールドＦ１に無線伝送容量もコード化したり、或いは、無線伝送容量情報を多重化することも可能である。また、図２に示すフレーム解析部１１−１ではＩＥＥＥ８０２．１Ｐで規定されるＭＡＣフレームの優先度識別子を使用して解析しているが、これに限定する必要はない。例えば、ＭＡＣフレームのペイロードに多重するＲＥＦ７９１で規定されるＩＰｖ４パケットのＴｏＳフィールド、ＲＦＣ２４７０で規定されるＩＰｖ６パケットのＴＣフィールド、或いは、ＲＦＣ３２７０で規定されるＭＰＬＳ−ＥＸＰフィールドなどを使用して解析することも可能である。
【００６５】
本実施例に係る無線伝送装置では、適応変調機能付き無線伝送装置２０が無線伝送容量情報をＭＡＣフレーム伝送装置１０に通知し、ＭＡＣフレーム伝送装置１０において無線伝送容量に応じたＱｏＳ設定に切り替えるようにしたが、これに限定する必要はない。例えば、図３に示すＰＡＵＳＥフレームフォーマットのパディングフィールドＦ２にＱｏＳ設定を多重し、無線伝送装置２０においてＭＡＣフレーム伝送装置１０のＱｏＳ設定を直接設定することも可能である。
【００６６】
本実施例では、ＭＡＣフレーム伝送装置１０において４段階の優先度を用いて、優先制御論理をＷＲＲ、或いは、ＳＰとＷＲＲの組み合わせとし、かつ、無線伝送装置２０における適応変調機能の変調方式を６４ＱＡＭとＱＰＳＫの２種類としたが、これに限定する必要はない。本発明では、ＰＡＵＳＥフレームを用いて、優先度の段階数、優先制御論理、及び変調方式の種類を適宜増加したり、ポリサーなどのＱｏＳ設定を容易に拡張することができる。
【００６７】
図５は、本発明の他の実施例に係る無線伝送装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す無線伝送装置では、ＭＡＣフレーム伝送装置１０と無線伝送装置２０を１対１で接続する構成としたが、図５に示す無線伝送装置では、ＭＡＣフレーム伝送装置Ａ（７０）に対して複数の無線伝送装置（即ち、無線伝送装置Ａ１（８１）、無線伝送装置Ａ２（８３）、及び無線伝送装置Ａ３（８５））を接続する構成としている。ここで、無線伝送装置８１は無線送信信号２０１と無線受信信号４００を送受信し、無線伝送装置８３は無線送信信号３０１と無線受信信号５００を送受信し、無線伝送装置８５は無線送信信号４０１と無線受信信号６００を送受信する。
【００６８】
図５に示す無線伝送装置では、複数の無線伝送路を束ねて無線対向局間の無線伝送容量を見掛け上増大し、かつ、適応変調機能により各無線伝送容量が変更されてもＰＡＵＳＥフレームから抽出される無線伝送容量情報に基づき、各無線伝送容量８１、８３、８５に適したＱｏＳ設定の切り替えを可能としている。
【００６９】
詳述すると、図５に示す無線伝送装置のＭＡＣフレーム伝送装置７０内のフレームスイッチ１７は、ユーザネットワーク５０からのＬＡＮ信号１００をフレーム単位に無線伝送装置８１、８３、８５に対応する通信品質制御部７１、７３、７５に割り振る。通信品質決定部７２、７４、７６は無線伝送装置８１、８３、８５からのＬＡＮ信号７０２、７０３、７０４に含まれるＰＡＵＳＥフレームに多重された無線伝送容量情報を検出し、予め設定した複数のＱｏＳ設定から該当するＱｏＳ設定を選択して、通信品質制御信号７２１、７４１、７６１として通信品質制御部７１、７３，７５へ出力する。これにより、通信品質制御部７１、７３、７５は無線伝送装置８１、８３、８５の無線伝送容量に適合したＱｏＳ設定を適用することができる。
【００７０】
ＭＡＣフレーム伝送装置７０のフレームスイッチ１７では、無線伝送装置８１、８３、８５のＬＡＮ信号７０２、７０３、７０４を束ねてＬＡＮ信号１７４として、ユーザネットワーク５０に送信する。これにより、ユーザネットワーク５０からみた無線伝送容量を増大することができる。
尚、フレームスイッチ１７における各フレームの割り振り論理は、ＭＡＣアドレス、ＶＬＡＮ−ＩＤ、ペイロードに多重したＩＰパケットのＩＰアドレス、或いは、プロトコルに従って実行されるが、これに限定する必要はない。
【００７１】
本発明に係る無線伝送装置及びＭＡＣフレーム伝送方法は、上記の実施例に限定されるものではなく、添付する特許請求の範囲内で種々の形態を実施することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、無線通信システムの構築に有効な技術であり、特に、適応変調機能を具備し、かつ、無線伝送容量が動的に変更される状況下において、リアルタイムに無線伝送容量に適合したＱｏＳ設定への切り替えを可能とするものである。
【符号の説明】
【００７３】
１０  ＭＡＣフレーム伝送装置Ａ
１１  通信品質制御部
１２  通信品質決定部
２０  無線伝送装置Ａ
２１  無線送信部
２２  無線受信部
２３  フレーム生成部
２４  適応変調決定部
３０  無線伝送装置Ｂ
４０  ＭＡＣフレーム伝送装置Ｂ
５０  ユーザネットワークＡ
６０  ユーザネットワークＢ
【図１】
2010125803.tif 000003
【図２】
2010125803.tif 000004
【図３】
2010125803.tif 000005
【図４】
2010125803.tif 000006
【図５】
2010125803.tif 000007
【図６】
2010125803.tif 000008
【図７】
2010125803.tif 000009
【図８】
2010125803.tif 000010
【図９】
2010125803.tif 000011
【図１０】
2010125803.tif 000012
【国際調査報告】
2010125803.tif 000013
2010125803.tif 000014