(57)【要約】【課題】本発明の課題は、無線マルチホップ中継伝送における上下回線パケット多重伝送時の伝送効率を向上させることである。【解決手段】本発明では、2つ以上のコアノードを組にして実現される。図２ではコアノードＣＮ＿ＤならびにＣＮ＿Ｕがそれらに該当する。本実施形態では、上下回線方向に寄らず常にパケットは一方向へ向けて中継される。たとえば、ノードＩＮ＿１へ下りパケットを中継伝送する場合、コアノードＣＮ＿ＤからノードＩＮ＿１宛ての下りパケットをコアノードＣＮ＿ＤとノードＩＮ＿１との間に設置した中継ノードを介してマルチホップ中継する。一方、ノードＩＮ＿１から上りパケットを伝送する場合、当該ノードからコアノードＣＮ＿Ｕへ向けて、両ノードの間に位置するノードを介してマルチホップ中継する。以上のように本発明による第二の実施形態によると、図７で説明した従来の上下双方向パケット多重で問題となった上り回線パケットと下り回線パケットとが衝突することをなくすることが出来る。【選択図】図２
2006157501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが相互接続し枝分かれのない中継経路を構成する無線マルチホップ中継において、
上り回線パケット中継と下り回線パケット中継とをそれぞれ時間を分けて実行することを特徴とする上下回線パケット多重法。
【請求項２】
複数のノードが相互接続し枝分かれのない中継経路を構成する無線マルチホップ中継において、
上り回線、下り回線の種別によらず常に一方向にパケットを中継伝送することを特徴とする上下回線パケット多重法。
【請求項３】
前記中継経路の端に位置するノードが周期的にパケットを間欠送信し、当該ノード以外のノードは到来した中継パケットを受信後、直ちに当該パケットを上位のノードへ中継伝送することを特徴とする請求項１ならびに請求項２に記載の上下回線パケット多重法。
【請求項４】
複数のノードが相互接続し枝分かれのない中継経路を構成する無線マルチホップ中継において、
前記中継経路の両端のノードを相互接続し環状の中継経路を構成し、上り回線、下り回線の種別によらず常に一方向にパケットを中継伝送することを特徴とする上下回線パケット多重法。
【請求項５】
前記中継経路の途中に位置するノードが周期的にパケットを間欠送信し、当該ノード以外のノードは到来した中継パケットを受信後、直ちに当該パケットを上位のノードへ中継伝送することを特徴とする請求項４に記載の上下回線パケット多重法。
【請求項６】
前記周期的にパケットを間欠送信するノードが有線基幹網と接続し、当該有線基幹網と前記中継網との間でパケットの引渡しを行うことを特徴とする請求項３ならびに５に記載の上下回線パケット多重法。
【請求項７】
前記中継経路の途中に複数の有線基幹網と接続するノードが存在することを特徴とする請求項１〜６に記載の上下回線パケット多重法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ノードが存在し、各無線ノードが無線により互いにパケットの中継を行う無線マルチホップネットワークにおける上下双方向パケットの多重方法に関するものであり、特にパケット中継伝送法として周期的間欠送信法が適用された場合の上下双方向パケットの多重方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数１０Ｍｂｐｓクラスのブロードバンドを収容する次世代の移動通信システムではセル半径の狭小化は必須であるとされる。しかし、セルを狭小化する場合、面的に広いエリアをサービスエリアとするためには極めて多数の基地局を設置しなくてはならない。最大の問題は、各基地局を基幹ネットワークに接続するための有線回線敷設に膨大な投資が必要となることである。そこで、有線ネットワークに接続された基地局（コアノード）を所々に設置し、このコアノード群でカバーしきれないエリアを無線マルチホップ中継で接続した中継ノードによりカバーするセルラーネットワーク（以下、無線基地局中継網）が検討されている。この無線基地局中継網を用いると、有線回線の敷設はコアノードのみでよいため投資を抑制することが可能となる。ここでの課題は、無線マルチホップネットワークにおいて如何にして伝送効率の高いパケット中継伝送を実現するかにある。
【０００３】
伝送効率の高いパケット中継伝送を実現するパケット中継伝送法として、参考文献１では周期的間欠送信法（Intermittent Periodic Transmit）が提案された。以下、当該パケット伝送方式について説明する。
図５は参考文献１に示された周期的間欠送信法を説明するシーケンス図である。図５では各ノードは一次元等間隔で配列している場合を想定している。図５の例では、周波数リユース距離は３である。すなわち例えば始点ノードＮ＿Ｓと中継ノードＮ＿４とで同一の周波数を繰り返して利用可能であることを意味する。
周期的間欠送信法では、始点ノードＮ＿Ｓにおいて一定の送信周期Ｐ＿Ｓ＿３でパケットを伝送し、一方中継ノードＮ＿ｉではパケットを受信後即座に中継先ノードへ中継伝送することを特徴とする。図５のように送信周期Ｐ＿Ｓ＿３を与えることにより例えば時刻Ｔ１における同一周波数を再利用するノードはＮ＿ＳとＮ＿４であり、周波数リユース距離３を満足していることが分かる。
図６に周波数リユース距離５の場合の参考文献１に示された周期的間欠送信法による中継伝送を説明するシーケンス図を示す。図３との違いはリユース距離が長くなったことにより、始点ノードＮ＿Ｓにおける送信周期をＰ＿Ｓ＿５とすることである。Ｐ＿Ｓ＿５はＰ＿Ｓ＿３よりも長く設定する。時刻Ｔ１における同一周波数を利用するノードはＮ＿ＳとＮ＿５であり、同一周波数リユース距離５が得られている事が分かる。
以上のように周期的間欠送信法では始点ノードにおいて周期的、間欠的にパケットを送信し、一方中継ノードでは即パケットを中継伝送することにより周波数リユース間隔を制御する事が可能となり、所要の周波数リユース間隔となる送信周期を与えることでスループットの最大化を達成する事が可能となる。
また、図４ならびに図５より明らかなように周期的間欠送信法によると終点ノードＮ＿Ｅにおいて観測されるスループットは中継段数によらず一定に保つ事ができる。
【０００４】
（参考文献１）H. Furukawa, “Hop Count Independent Throughput Realization by A New Wireless Multihop Relay,” in Proc. IEEE VTC 2004 Fall, 4.4.2.2, Sep. 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周期的間欠送信法が適用された無線マルチホップ網における上下回線双方向のパケット多重について考える。図７は周期的間欠送信法が適用された無線マルチホップ網において、従来の技術により上下回線方向のパケットを多重した場合について示した図である。コアノードＣＮと終端ノードＥＮの間に複数の中継ノードが直線上に配列された状態を示している。コアノードＣＮは有線基幹網と接続されており、有線基幹網とのパケットの橋渡し（ゲートウェイ）の役を担う。図７中の矢印はパケットの中継方向を示している。上り回線とは終端ノードENからコアノードCNへ向けた方向ＵＬを下り回線はその反対方向ＤＬを指す。下り回線パケットはコアノードCNにより周期的に間欠送信され、上り回線パケットは終端ノードENにより周期的に間欠送信される。
しかし、図７に示した従来の上下回線パケット多重法により上下回線パケットを多重した場合、中継途中の無線回線で上下回線パケットの衝突が発生し、周期的間欠送信による規則的な周波数リユース、終端ノードでスループット一定となる高効率なパケット中継の実現ができない問題が発生する。
上下回線それぞれのパケット中継用無線回線にそれぞれ異なる周波数を用いた場合には、中継途中の無線回線で上下回線パケットの衝突が発生し伝送効率が生じるもんだいは発生しないが、一方で上下回線を同時にパケット送受信する場合が生じ、１つのノードの中継用の無線機が２台必要となり装置を複雑にする問題があった。
【０００６】
本発明は、周期的間欠送信法をパケット中計伝送法として選択した場合、従来の上下回線パケット多重を適用すると問題となった、規則的な周波数リユースの破壊ならびにスループット一定が達成できなくなる問題を解決し、上下回線パケットを多重した場合にも周期的間欠送信法の効果を生じさせる方法に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は３つの方法を示している。第一に、上下回線パケット中継伝送を時間的に分けて行う手法について示している。第二に、２つ以上のコアノード（有線基幹網と中継網との橋渡しを行うノードを差す）を設置させ、上下回線の種別によらず常に一方向にパケットを中継伝送する方法について示している。第三に、環状に中継経路を構成して、やはり上下回線の種別によらず常に一方向にパケットを中継伝送する方法について示している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第一の方法によれば、上下回線パケット中継伝送を時間的に分けて行うことにより上下回線パケットの中継にともなう両方向パケット間の衝突を回避することが可能となり周期的間欠送信法の効果を生じさせることが可能となる。また本発明の第一の方法によると上下回線それぞれのパケット中継用無線回線にそれぞれ異なる周波数を用いた場合に、一つのノードにおいて上下回線同時にパケットを送受する可能性を回避できるため、一つのノードの中継用の無線機が１台のみ設置すればよい。
本発明の第二の方法によれば、常に一方向にパケットを中継伝送することにより、上下回線パケットの中継にともなう両方向パケット間の衝突を回避することが可能となり周期的間欠送信法の効果を生じさせることが可能となる。また本発明の第二の方法によると上下回線による一方向の中継を行えばよく、一つのノードにおいて上下回線同時にパケットを送受する可能性を回避できるため、一つのノードの中継用の無線機が１台のみ設置すればよい。
本発明の第三の方法によれば、第二の方法と同様、常に一方向にパケットを中継伝送することにより、上下回線パケットの中継にともなう両方向パケット間の衝突を回避することが可能となり周期的間欠送信法の効果を生じさせることが可能となる。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明による上下双方向パケット多重の第一の実施形態を示す図である。第一の実施形態では上りパケット伝送と下りパケット伝送とが互いに混在しないように時間を分けて切り替える事を特徴とする。すなわち、ある時間は図１(a)に示すように上りパケットの伝送を終端ノードＥＮが周期的に間欠送信することで行い、ある時間は図１(b)に示すように下りパケットの伝送をコアノードＣＮが周期的に間欠送信することで行う。
以上のように本発明における第一の実施形態によるとある瞬間には図７で問題となった上り回線パケットと下り回線パケットとが衝突することが無くなるため、周期的間欠送信により規則的周波数リユース、終端ノードでスループット一定となる高効率なパケット中継の実現が可能となる。
【実施例２】
【００１０】
次に本発明の第二の実施形態を図２により説明する。本発明による第二の実施形態では、2つ以上のコアノードを組にして実現される。図２ではコアノードＣＮ＿ＤならびにＣＮ＿Ｕがそれらに該当する。本実施形態では、上下回線方向に寄らず常にパケットは一方向へ向けて中継される。たとえば、ノードＩＮ＿１へ下りパケットを中継伝送する場合、コアノードＣＮ＿ＤからノードＩＮ＿１宛ての下りパケットをコアノードＣＮ＿ＤとノードＩＮ＿１との間に設置した中継ノードを介してマルチホップ中継する。一方、ノードＩＮ＿１から上りパケットを伝送する場合、当該ノードからコアノードＣＮ＿Ｕへ向けて、両ノードの間に位置するノードを介してマルチホップ中継する。
以上のように本発明による第二の実施形態によると、図７で説明した従来の上下双方向パケット多重で問題となった上り回線パケットと下り回線パケットとが衝突することが無くなるため、周期的間欠送信により規則的周波数リユース、終端ノードでスループット一定となる高効率なパケット中継の実現が可能となる。
図３は本発明における上下双方向パケット多重の第二の実施形態における別の実施例を示す図である。本実施例では、コアノードＣＮ＿ＤとコアノードＣＮ＿Ｕの間にさらに１つのコアノードＣＮ＿Ｉを設置している。コアノードＣＮ＿Ｉはノード群ＩＮ＿Ｌのいずれかのノードで発生した上りパケットを受信し当該パケットを有線基幹網へ橋渡しをする一方、有線基幹網から到着したノード群ＩＮ＿Ｒのいずれかのノード宛の下りパケットを図３中の右方向へ向けてマルチホップ中継する。
本実施例によるとノード群ＩＮ＿Ｌで発生した上りパケットがコアノードＣＮ＿Ｉにて基幹有線網へ橋渡しされるため、ノードＩＮ＿Ｒ群内の中継伝送に余裕を生じさせることが出来る。また、ノードＩＮ＿Ｌ郡内の中継伝送についても、コアノードＣＮ＿ＤがノードＩＮ＿Ｒ群への下りパケットを伝送する必要が無いため、余裕を生じさせることが可能となる。
【実施例３】
【００１１】
図４は本発明における上下双方向パケット多重法の第三の実施形態を示したものである。上下回線パケット共に図４中の反時計回りにパケットが一方通行に中継伝送させる。各ノードへ向けた下りパケットはコアノードＣＮ＿Ａから伝送され、また各ノードから発せられた上りパケットは時計回りに中継伝送されたコアノードＣＮ＿Ａへと中継される。
本実施の形態によると、コアノードを２つ設置する必要が無くなることを特徴とする。しかしながら、たとえば、図４のノードＩＮ＿１の場所に新たにコアノードを設置することも可能である。この場合の中継動作は図３のそれと同様に行われ、各中計回線にかかる負荷を軽減することが可能となり、結果的に中計回線の容量を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
周期的間欠送信法と本発明による上下回線多重法を組み合わせることで、上下両方向に高効率かつ大容量な無線中継回線を構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による上下双方向パケット多重の第一の実施形態
【図２】本発明による上下双方向パケット多重の第二の実施形態
【図３】本発明による上下双方向パケット多重の第二の実施形態における別の実施例
【図４】本発明による上下双方向パケット多重の第三の実施形態
【図５】周期的間欠送信法を説明する第一の図
【図６】周期的間欠送信法を説明する第二の図
【図７】周期的間欠送信が適用された無線マルチホップ網における従来の上下双方向パケット多重
【符号の説明】
【００１４】
ＥＮ  終端ノード
ＣＮ  有線基幹網と中継網とのパケットの橋渡しを行うコアノード
ＣＮ＿Ｄ  下り回線パケット送信特化型コアノード
ＣＮ＿Ｕ  上り回線パケット受信特化型コアノード
ＩＮ＿１  ノード
ＣＮ＿Ｉ  中継経路途中に配置されたコアノード
ＩＮ＿Ｌ，ＩＮ＿Ｒ  ノード群
ＣＮ＿Ａ  コアノード
ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ）  中継ノード番号
Ｎ_ｉ  中継ノードｉの中継ノード
Ｎ_Ｓ  始点ノード
Ｎ_Ｅ  終点ノード
ｆ１，ｆ２・・，Ｆ１，Ｆ２・・  周波数
Ｐ_Ｓ  始点ノードにおける送信周期
Ｐ_ｉ  中継ノードｉにおける送信待機時間
Ｐ_Ｓ_３，Ｐ_Ｓ_５  周波数リユース距離３，５の場合の送信周期
ＤＬ  下り回線中継
ＵＬ  上り回線中継
Ｔ１  時間
【図１】
2006157501.tif 000003
【図２】
2006157501.tif 000004
【図３】
2006157501.tif 000005
【図４】
2006157501.tif 000006
【図５】
2006157501.tif 000007
【図６】
2006157501.tif 000008
【図７】
2006157501.tif 000009