(57)【要約】【課題】無線チャネルを予約するプロトコルを用いた通信サービスを実施しても、サイズの大きなパケットと同様のスループットが得ることができる無線基地局およびその無線中継方法を提供。【解決手段】各無線局18〜26は、隣接する無線局それぞれが通信可能範囲を重ならせることで各無線局を隣接する無線局に対して中継機能を持たせて、パケット解析部52での解析によりカプセル化したパケットの有無を判定し、パケット解除部52でカプセル化したパケットを個々に分解し、中継制御部58でルーティングテーブル56が格納する経路情報とパケットが有する宛先情報とを基にして同一無線局宛のパケットの有無を検索して、同一無線局宛のパケットの複数検出に応じてカプセル生成部62で一つのパケットに統合し、隣接する無線局に送信する。【選択図】図１
2006174155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信における無線基地局それぞれのうち、隣接する無線基地局の通信可能範囲を重ならせて配設させ、互いに隣接する無線基地局とパケットを無線通信することにより、該パケットの通信における中継機能を前記無線基地局のそれぞれが有する無線基地局において、該無線基地局は、
受信した一つのパケットに複数のパケットが含まれるカプセル化したパケットか否かを解析する解析手段と、
該カプセル化したパケットを個々のパケットに分解する解除手段と、
該無線基地局を中継して、前記受信したパケットを通信相手先まで送る経路情報を格納する経路記憶手段と、
前記受信したパケットのそれぞれが有する宛先情報と前記経路情報とを基にして同一の基地局宛のパケットが複数存在するか否かを判定する判定手段と、
前記同一の基地局宛に送信する複数のパケットが存在する判定結果に応じて該判定に該当するパケット一つに統合する統合手段とを含むことを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
請求項１に記載の無線基地局において、前記判定手段は、個々のパケットを一時的に格納するパケット記憶手段を含み、
該無線基地局は、さらに、前記パケット記憶手段が前記パケットを格納する時間経過を計測する計測手段を含むことを特徴とする無線基地局。
【請求項３】
請求項１または２に記載の無線基地局において、該無線基地局は、少なくとも、有線通信システムと接続する無線基地局において、前記分解した個々のパケットを通信する処理手段を含むことを特徴とする無線基地局。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の無線基地局において、該無線基地局を複数設けて、マルチポップ通信システムを構築することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
互いに隣接する無線基地局とパケットを無線通信して中継する中継方法において、該方法は、
受信した一つのパケットに複数のパケットが含まれるカプセル化したパケットか否かを解析する第１の工程と、
前記カプセル化したパケットを含む場合、該カプセル化を解除し、該解除により前記カプセル化したパケットを複数のパケットに分解する第２の工程と、
前記カプセル化されていないパケットおよびカプセル化が解除されたパケットのうち、通信相手を通信範囲内に含む無線基地局宛が同じパケットを含むか否かを判定する第３の工程と、
該判定が前記同じパケットを含む場合、該同じ宛先のパケットを読み出す第４の工程と、
該読み出したパケットを一つのパケットに統合する第５の工程と、
前記判定が異なるパケットを示す場合、パケットそれぞれを一時的に保持しながら、該保持する時間を設定し、該設定した時間の経過を計測する第６の工程と、
該設定時間の経過後、直ちに保持したパケットを読み出す第７の工程と、
第４および第７の工程で読み出したパケットに対して送信前処理を施す第８の工程と、
該送信前処理されたパケットを隣接する無線基地局に向けて送信する第９の工程とを含むことを特徴とする無線中継方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、該方法は、第３の工程での判定後、該判定が異なるパケットを示す場合、無線基地局宛のパケットが同一経路上の無線局宛を含むか否かを判定する第10の工程を含み、
第５の工程は、前記同一無線基地局宛に統合したパケットを生成するとともに、該統合したパケットに前記同一経路上の無線局宛のパケットを併設してさらに大きな統合したパケットを生成することを特徴とする無線中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局およびにその無線中継方法に関するものである。本発明の無線基地局は、たとえばIEEE802.11標準規格で規定される無線LAN（Local Area Network）に適用されるマルチホップ無線通信システムの中継基地局の分野に関するものである。また、本発明の無線中継方法は、たとえばマルチホップ無線通信システムにおける各無線局間でのパケット伝送分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチホップネットワークに対応した無線通信システムは、中継機能を有する複数の無線局を含み、これらの無線局でネットワークを形成している。このシステムにおける通信は、隣接した無線局が供給されるパケットを中継して、直接的に電波の届かない遠くの無線局までパケットを転送している。
【０００３】
この無線通信システムは、パケットを伝送するメディアアクセス制御技術として、CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式がよく知られている。このCSMA/CA方式は、ある無線局がパケットを送信しようとしたとき、この無線局は、他の無線局が送信した無線信号のキャリアを検知するキャリアセンスを行う。キャリアが検知された場合、キャリアが検出されなくなるまで自局からのパケット送信を待機する。また、キャリアが検出されない場合、パケットが送信可能な状態となるが、キャリアが検出されなくなってから、さらに、ランダム待ち時間が経過した後で、この無線局は、パケットを送信する。また、送信元になる無線局は、パケット送信後に宛先無線局からの応答確認パケットを受信しない場合、パケットが他無線局のパケットと衝突したものと判断する。この無線局は、この結果を受けてランダム待ち時間が経過した後にパケットを再送する。
【特許文献１】特開2002−124953号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したCSMA/CA方式を用いて、マルチホップネットワークを形成して、同じ無線チャネルを使用する複数の無線局が頻繁にパケットを中継すると、無線通信システムにおける無線局のそれぞれは、キャリアセンス用の待ち時間が増加し、パケットの衝突によりパケットが損失し、再送パケットが増大するなどの理由により、情報のスループットが低下するという問題がある。
【０００５】
特許文献１における無線パケット中継方法、無線パケット中継システムおよび無線局は、無線LAN（Local Area Network）におけるIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）802.11標準規格で規定されているパケットの送信権を予約するための仕組みであるRTS（Request To Send）/CTS（Clear To Send）メカニズムに、新たに中継無線局より先の無線チャネルを予約するRSV（ReSerVation）パケットを取り入れている。これにより、中継無線局は、中継先での無線チャネルが空くのを待つことなく、低遅延でパケットを中継することができる。
【０００６】
ところで、CSMA/CAを用いた無線通信方式を用いた中継無線局は、送信するパケットのサイズの違いにより得られるスループットが異なることがある。たとえば、同じデータ量を送信する場合でも、一つのパケットサイズが小さいと、生成されるパケットの総個数が多くなる。生成されるパケットには、アドレスや制御情報などのオーバヘッドが付与されている。このため、パケットの個数が増加すると、パケットあたりのオーバヘッドが占める割合が多くなる。この結果、送信すべき全データ量が増加し、スループットが低下する。また、一つのパケットを送信する場合、無線局は、キャリアセンスする際のランダム待ち時間が必要となる。これにより、パケットの個数が増加すると、無線通信システムは、無線通信における全体の待ち時間も増大し、システムとしてのスループットを低下させてしまう要因となる。このようにサイズが小さなパケットが連続して送信されるアプリケーションとしては、音声をIP（Internet Protocol）パケット化して送信するVoIP（Voice over IP）サービスが考えられる。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、無線チャネルを予約するプロトコルを用いた通信サービスを実施しても、サイズの大きなパケットと同様のスループットが得ることができる無線基地局およびその無線中継方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するために、無線通信における無線基地局それぞれのうち、隣接する無線基地局の通信可能範囲を重ならせて配設させ、互いに隣接する無線基地局とパケットを無線通信することにより、このパケットの通信における中継機能を無線基地局のそれぞれが有する無線基地局において、この無線基地局は、受信した一つのパケットに複数のパケットが含まれるカプセル化したパケットか否かを解析する解析手段と、このカプセル化したパケットを個々のパケットに分解する解除手段と、この無線基地局を中継して、受信したパケットを通信相手先まで送る経路情報を格納する経路記憶手段と、受信したパケットのそれぞれが有する宛先情報と経路情報とを基にして同一の基地局宛のパケットが複数存在するか否かを判定する判定手段と、同一の基地局宛に送信する複数のパケットが存在する判定結果に応じてこの判定に該当するパケット一つに統合する統合手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の無線基地局は、複数の無線基地局のうち隣接する無線基地局それぞれが通信可能範囲を重ならせることで各無線基地局を隣接する無線基地局に対して中継機能を持たせて、解析手段での解析によりカプセル化したパケットの有無を判定し、解除手段でカプセル化したパケットを個々に分解し、判定手段で経路記憶手段が格納する経路情報と宛先情報とを基にして同一基地局宛のパケットの有無を検索し判定して、同一無線局宛のパケットの複数検出に応じて統合手段で検出したパケットを一つのパケットに統合することでオーバヘッダ量を抑えている。
【００１０】
また、本発明は上述の課題を解決するために、互いに隣接する無線基地局とパケットを無線通信して中継する中継方法において、この方法は、受信した一つのパケットに複数のパケットが含まれるカプセル化したパケットか否かを解析する第１の工程と、カプセル化したパケットを含む場合、このカプセル化を解除し、この解除によりカプセル化したパケットを複数のパケットに分解する第２の工程と、カプセル化されていないパケットおよびカプセル化が解除されたパケットのうち、通信相手を通信範囲内に含む無線基地局宛が同じパケットを含むか否かを判定する第３の工程と、この判定が同じパケットを含む場合、この同じ宛先のパケットを読み出す第４の工程と、この読み出したパケットを一つのパケットに統合する第５の工程と、判定が異なるパケットを示す場合、パケットそれぞれを一時的に保持しながら、この保持する時間を設定し、この設定した時間の経過を計測する第６の工程と、この設定時間の経過後、直ちに保持したパケットを読み出す第７の工程と、第４および第７の工程で読み出したパケットに対して送信前処理を施す第８の工程と、この送信前処理されたパケットを隣接する無線基地局に向けて送信する第９の工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の無線中継方法は、カプセル化したパケットか否かを解析し、カプセル化したパケットを含むとの判断に応じてカプセル化を解除して、複数のパケットに分解し、カプセル化されていないパケットおよびカプセル化が解除されたパケットのうち、通信相手を通信範囲内に含む無線基地局宛が同じパケットを含むか否かを判定し、同じパケットを含む判定に応じて該当するパケットを読み出し、統合によりカプセル化し、異なるパケットを示す場合、パケットそれぞれを一時的に保持しながら、この保持時間を設定して、時間経過を計測し、設定時間の経過後、直ちに保持したパケットを読み出して、読み出したカプセル化および非カプセル化のパケットに対して送信前処理を施し、この送信前処理されたパケットを隣接する無線基地局に向けて送信することにより、オーバヘッダ量を抑えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に添付図面を参照して本発明による無線基地局の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
本実施例は、本発明の無線基地局をマルチポップ無線通信システム10に適用した場合である。本発明と直接関係のない部分について図示および説明を省略する。以下の説明で、信号はその現れる接続線の参照番号で指示する。
【００１４】
本実施例のマルチポップ無線通信システム10は、図２に示すように、有線通信システム12に通信バス14を介して接続されている。これにより、広範な通信網が構築される。この通信網では、音声通信や動画像通信等が行われる。マルチポップ無線通信システム10および有線通信システム12は、IPネットワーク16を介して通信することから明らかなように、TCP（Transmission Control Protocol）/IPプロトコルに従うとともに、音声通信や動画像通信を実現する制御プロトコルで動作する機能を有している。制御プロトコルには、たとえばITU-T（International Telecommunication Union-Telecommunication）勧告H.323やSIP（Session Initiation Protocol）等がある。IPネットワーク16は、インターネット/イントラネットなどを構築する通信網である。
【００１５】
マルチポップ無線通信システム10は、CSMA/CA方式を用い、基地局に対応するアクセスポイントを複数配設している。複数のアクセスポイントは、本実施例において無線局という。無線局18〜26のそれぞれは、図示しないが隣接する無線局と無線通信の範囲が重なるように配設されている。また、本実施例の図２では、移動局である無線端末装置28および30が無線局18の通信エリア内に無線接続により収容された状態を示している。このように無線局18〜26それぞれが配設されることにより、無線局18〜26は、無線端末装置28および30のいずれかが発したパケットを隣接する無線局に中継する機能を有している。マルチポップ無線通信システム10は、直接電波の届かない無線局までパケットを転送することができる。とくに、無線局26は、上述した中継機能だけでなく、有線通信システム12と通信するゲートウェイ機能を備えている。無線局の構成については後段でさらに説明する。
【００１６】
有線通信システム12は、ルータ32および34、サーバ36、ならびにIP電話端末機38および40を含む。ルータ32および34のそれぞれは、IPパケットの中継機能を有し、一端側をIPネットワーク16に接続している。ルータ32は、他端側を通信バス14に接続し、この接続によりマルチポップ無線通信システム10との通信接続を可能にしている。また、ルータ34は、バス42を介してIP電話端末機38および40に接続し、IP電話端末機38および40をIPネットワーク16に接続させる機能を有している。
【００１７】
サーバ36は、IPネットワーク16上で音声通信や動画像通信を実現する制御プロトコルを実装して、たとえばIP電話のような音声アプリケーションを実現させている。
【００１８】
次に無線局18〜26について簡単に説明する。無線局18〜26は、同じ構成を有していることから、代表として無線局18で説明する。無線局18は、図１に示すように、ダイバーシティアンテナ44、増幅器46、無線送受信部48、無線MAC（Media Access Control）処理部50、パケット解析部52、カプセル解除部54、ルーティングテーブル56、中継制御部58、カウンタ60、カプセル生成部62および有線処理部64を含む。
【００１９】
ダイバーシティアンテナ44は、受信電力の変動に応じて受信電力の高いアンテナに切り換えたり、複数のアンテナが受信した電波を合成したりする機能の実現に備えて、複数のアンテナを有している。アンテナのそれぞれは、増幅器46および無線送受信部48に接続され、受信電波信号66を無線送受信部48に供給している。
【００２０】
増幅器46は、たとえば送信電波としての送信信号68の信号強度を高める機能を有するアンプである。
【００２１】
無線送受信部48は、電気信号と無線信号の相互変換、ならびに変復調および周波数変換処理等を行うことで無線信号に対する送受信処理を施す機能を有している。無線送受信部48は、送信処理する場合、無線MAC処理部50から供給される送信信号70を変調し搬送波にのせる機能を有し、送信信号68を増幅器46に出力する。無線送受信部48は、受信処理する場合、受信電波信号66をベースバンドに戻し、復調する機能を有し、無線MAC処理部50に受信信号72として供給している。
【００２２】
無線MAC処理部50は、無線フレームの組立て/分解を処理する機能を有している。無線フレームの組立て/分解は、IEEE802.11標準規格で規定されたメディアアクセス制御に応じて行われる。無線MAC処理部50は、分解した無線フレーム74をバス76に供給し、バス76を介してパケット解析部52に無線フレーム74を供給している。無線MAC処理部50は、中継バッファ58およびカプセル生成部62から無線フレームの組立てに用いる送信信号78aおよび78bを送信信号78として入力する。
【００２３】
パケット解析部52は、受信したパケットのヘッダ部を解析する機能を有し、バス76を介して供給されるパケットを解析して、パケットのカプセル化の有無を判定し、パケットがカプセル化されているとの判定に応じてこのパケット78をカプセル解除部54に出力する。また、パケット解析部52は、カプセル化していないパケットおよび参照検索用の制御信号を含む信号80をルーティングテーブル56に出力する。
【００２４】
カプセル解除部54は、受信したパケットがすでにカプセル化されている場合、カプセル化されたパケットのカプセル化を解除する機能を有する。カプセル解除部54は、カプセル化を解除したパケット82を中継バッファ58に出力する。
【００２５】
ルーティングテーブル56は、無線局間での制御パケット交換により作成する各無線局への経路情報またはルーティング情報を格納し、カプセル化していないパケットをスルー出力するとともに、制御信号に応じて出力する機能を有し、格納するルーティング情報を参照情報とし、参照情報とカプセル化していないパケットを含む出力信号84を中継バッファ58に出力する。ルーティングテーブル56は、パケット送信間隔等をバッファリング時間情報86としてカウンタ60に供給して、バッファリング時間を設定する。
【００２６】
中継制御部58は、図示しない制御機能および中継バッファ59を含む。中継バッファ59は、供給されるカプセル化していないパケット82および84を一時的に格納する。中継制御部58は、格納するパケットのうちで同一の宛先があるか否かを、互いに参照する機能およびこの格納するパケットと供給される参照情報とを参照する機能を含む。中継制御部58は、パケットをカプセル化するか否かを判定する機能も有している。これにより、中継制御部58は、出力78aと出力92を分ける。また、中継制御部58は、カウンタ60にカウント開始タイミング信号88を供給し、カウンタ60からパケット送信タイミング信号90を受ける。パケット送信タイミング信号90は、タイムアウト時にも出力される。中継制御部58は、カプセル化しないパケット78aをバス76に出力するともに、カプセル化するパケット92をカプセル生成部62に出力する。
【００２７】
カウンタ60は、あらかじめ設定された時間の経過を測定する機能を有し、パケット送信タイミング信号90を中継制御部58に送出している。カウンタ60は、図示しないが供給される所定のクロックにより動作し、時間経過を測定する。設定される時間については動作で説明する。
【００２８】
カプセル生成部62は、同一の宛先を示す複数のパケットを一つのパケット92ヘと統合して、カプセル化する機能を有し、カプセル化したパケット78bとして出力する。パケット78bは、バス76を介して無線MAC処理部50に供給される。
【００２９】
有線処理部64は、有線MAC処理部94および有線送受信部96を含む。有線MAC処理部94は、IEEE802.3標準規格で規定されたメディアアクセス制御を制御するイーサネット（登録商標）フレームの組立て/分解を処理する機能を持っている。有線MAC処理部94には、バス76を介してフレームの組立て用パケット98が中継バッファ58だけから供給される。宛先が有線通信システム12の場合、本実施例においてはカプセル化しないからである。また、有線MAC処理部94は、フレームの分解されたパケット100をバス76に供給し、バス76を介してパケット解析部52に供給している。また、有線MAC処理部94は、組み立てたパケット102を有線送受信部96に出力する。有線MAC処理部94には、有線送受信部96からの受信信号104が入力される。
【００３０】
有線送受信部96は、IPネットワーク16とパケット106の送信およびパケット108の受信をそれぞれ、行うゲートウェイ機能を有している。有線送受信部96は、有線MAC処理部94と相互に通信している。
【００３１】
ただし、有線処理部64は、少なくとも、無線局26だけが備えていればよいことは明らかである。低コスト化を考慮すれば、無線局18〜24において有線処理部64は、不要である。また、コスト面を無視して無線局に有線処理部64を設けると、どの無線局でも有線通信システム12との接続に用いることができ、汎用性のある使い方ができる。
【００３２】
次にマルチポップ無線通信システム10の動作について説明する。マルチポップ無線通信システム10では、受信したパケットを隣接無線局に中継する際に、同一無線局宛のパケットを一つのパケットにカプセル化を用いて、統合することにより一つのパケットサイズを大きくし、無線チャネルの利用効率を高め、スループットを向上させている。
【００３３】
この前提として、無線局18〜26は、互いに隣接する無線局の情報が制御パケットを用いて交換することで、各無線局および各無線端末装置28および30までの経路情報はあらかじめ得られているものとする。たとえば無線局26で無線端末装置30宛のパケットを受信した場合、無線端末装置30が無線局18に収容されていることから、パケットは最終的に無線局18に転送すればよいこと、および経路情報またはルーティング情報として無線局18への転送には無線局20に中継すればよいことが既知であることが前提となっている。さらに、このとき、無線端末装置30とIP電話端末機40との間、および無線端末装置28とIP電話端末機38との間で、それぞれVoIPによるセッションが開始されているものとする。
【００３４】
まず、無線局26で、有線処理部64を経由してIP電話端末機38および40から無線端末装置28および30宛のパケットを受信し、無線送受信部48、無線MAC処理部50を経由して無線端末装置28および30からIP電話端末機38および40宛のパケットを受信するものとする（ステップS10）。
【００３５】
受信したパケットはパケット解析部52にバス76を介して供給される。このパケットの供給よりパケット解析部52ではパケットが有するヘッダ部が解析される（ステップS12）。ここでの解析項目は、第１に、パケットがすでにカプセル化されているか否か、第２にパケットがVoIPパケットか否か、そして第３に、パケットがVoIPパケットの場合、コーデックの種類やパケット送信間隔等の情報解析の３つである。
【００３６】
ヘッダ解析の結果を受けて、パケットが未カプセル化かを判定する（ステップS14）。判定がすでにカプセル化されている場合（NO）、カプセル化の解除処理に進む（ステップS16へ）。パケットは、有線通信システム12から供給されるだけでなく、マルチポップ無線通信システム10内からも供給される可能性があり、上述したカプセル化は無線区間で行われている。このため、無線局26では、無線局18から到着するパケットが通信エリア内の無線端末装置28および30からのパケットをカプセル化している可能性を持っている。また、判定がまだカプセル化されていない場合（YES）、パケットは、ルーティングテーブルの参照に進む（ステップS18へ）。
【００３７】
カプセル化を解除する（ステップS16）。統合されたパケット内に格納されているIPパケットを個々のIPパケット単位に解除して、中継制御部58に出力し、中継バッファ59に格納する。この解除後、分解したIPパケットの出力先判定に進む（ステップS20へ）。このパケットの解除後、統合されたパケットとしてのアドレスを基に分解したパケットの供給先を判定する（ステップS20）。この統合されたパケットのアドレスが、マルチポップ無線通信システム10内に含まれる宛先アドレスとこれ以外の宛先アドレスに分類する。宛先アドレスが後者の場合（YES）、動作手順は、パケットのそれぞれ、中継制御部58から有線通信システム12の通信相手に向けた送信処理に進める（ステップS22へ）。無線局26は、パケットのそれぞれ、中継制御部58から有線通信システム12の通信相手に向けて送信する（ステップS22）。
【００３８】
一方、元々受信したパケットがカプセル化されていない場合は、このパケットはルーティングテーブル56を介して参照情報とともに、中継制御部58内の中継バッファ59に供給される。無線局26では図示しないがIPヘッダに含まれている送信元と宛先（送信先）のIPアドレスを確認する。宛先のIPアドレスがマルチポップ無線通信システム10の無線局のIPアドレスを示さない場合、有線通信システム12側への通信であると判定し、有線処理部64に出力する。
【００３９】
なお、ルーティングテーブル56は、カプセル化されていないパケットとテーブルの値とをこの段階で参照するようにして、パケット解析部52からのカプセル化されていないパケットと参照結果とを中継制御部58に出力するようにしてもよい。
【００４０】
次に中継制御部58において供給されるカプセル化されていないパケットと参照情報とを参照する（ステップS18）。ここでのカプセル化されていないパケットとは、パケット解析部52からの出力だけでなく、パケット解除部54からの出力も意味している。中継制御部58では、カプセル化されていないパケット同士、宛先が同一か否かを互いに参照する（ステップS24）。本実施例では宛先を示すアドレスを装置それぞれの参照符号で表すことにする。
【００４１】
次にこれら一連の参照の後、同一無線局宛のパケットが中継バッファ59に保持されているか否かを宛先アドレスにより判定する（ステップS26）。同一無線局宛のパケットがある場合（YES）、中継バッファ58から該当するパケットを読み出す処理に進む（ステップS28へ）。また、同一無線局宛のパケットがない場合（NO）、同一無線局宛がないパケットの一時格納に進む（ステップS30へ）。
【００４２】
次に中継制御部58の中継バッファ59から該当するパケットを読み出す（ステップS28）。中継制御部58は、該当する同一アドレスを有するパケットをカプセル生成部62に送出する。カプセル生成部62は、供給されるパケットをカプセル化する（ステップS32）。
【００４３】
ここで、パケット110および112は、図４に示すように、IP電話端末機38から無線端末装置28およびIP電話端末機40から無線端末装置30に供給するように、それぞれすでに保持されていたものとする。前述した２つの参照によりヘッダ領域114のデータが無線局18までの経路が同じと判定された結果、カプセル生成部62では、これらのパケット110および112をまとめて無線局26から無線局18に送ることを示すパケット116におけるヘッダ領域114を生成する。ヘッダ領域114には、IPヘッダおよびUDP（User Datagram Protocol）ヘッダを有する。カプセル生成部62は、生成したヘッダ114以降にパケット110および112をのせる。カプセル化とは、このように経路上同じ経路を辿ることが明確な複数のパケットをまとめて送る処理である。
【００４４】
なお、本実施例では、IPパケットをIPパケットでカプセル化を行う手法を適用しているが、たとえばデータリンクレイヤのフレームをIPパケットでカプセル化する手法を適用してもよい。この場合、カプセル化したパケットは、パケット110および112のそれぞれにイーサネット（登録商標）のフレーム情報が付加されている。
【００４５】
このようにして、カプセル化されたパケット116は、無線における送信前処理が施される（ステップS34）。送信前処理は、無線MAC処理部50で無線フレームのオーバヘッドを付与する。
【００４６】
この後、無線局26は、パケット116を送信する（ステップS22）。パケット116が、無線送受信部48および増幅器46を通って無線局18に送信される。このとき、ルーティングテーブル56には、無線局18への中継先は無線局20と記載されているため、パケットの送信先、すなわちMACアドレスは無線局20となっている。このカプセル化されたパケット116を受信した無線局20は、宛先無線局である無線局18にパケット116を中継する。無線局18は、カプセル化されたパケット116を受信すると、カプセル解除部54を用いてカプセル化を解除し、それぞれ、無線端末装置28および30にパケット110および112を送信し、中継する。
【００４７】
一方、中継バッファ59に同一無線局宛のパケットがない場合（NO）、中継バッファ58に受信した同一無線局宛がないパケットを一旦保持する（ステップS30）。この後、バッファリング時間を設定する（ステップS36）。この時間設定は、中継バッファ59に同一無線局宛がないパケットを保持する際の保持時間を示す。このバッファリング時間の値は、カウンタ60に設定される。
【００４８】
カウンタ60は設定した時間が経過したか否かを判定する（ステップS38）。時間経過していない場合（NO）、パケットの新たな受信に進む（ステップS10へ）。また、時間経過した場合（YES）、中継バッファ59からパケットを送信するタイミング信号90を出力する。このようにして、バッファリングの時間およびタイミングを制御する。このタイミング制御は、カウンタ60がバッファリング時間経過にともなうタイムアウトに応じてカプセル化するパケットがないものとして、カプセル化せずにパケットの読出し処理に進める（ステップS40へ）。バッファリング時間の値は、一定の値としてもよいが、たとえばVoIPパケットの場合、パケット解析部52により得られたパケット送信間隔などを用いてもよい。設定する時間がパケット送信間隔より大きい値を設定した場合、パケット受信させ、パケット送信間隔以下の値を設定した場合、時間経過待ちまたは再参照処理を行うようにするとよい。具体的に、パケットの送信間隔が50msの場合、このバッファリング時間をこの値以下に設定することで、無線局26は、受信した同一セッションのパケットが２個以上バッファリングされることを回避できる。
【００４９】
バッファリングのタイミング制御に応じて同一無線局宛のないパケットが中継バッファ58から読み出す（ステップS40）。このパケットにはカプセル化が施されず、通常の手順で送信前処理（ステップS34）および送信処理（ステップS22）が行われ、他の無線局に中継される。
【００５０】
このように動作させることにより、同一無線局に収容されている複数の無線端末宛のパケットを一つのパケットに統合して、送信することができる。これにより、キャリアセンスの頻度の低減や無線区間のオーバヘッド量の削減が可能となり、マルチホップ無線通信区間のスループットを向上させることができる。
【００５１】
ここで、一般に、パケットのカプセル化とは、本来の目的が異なるレイヤ間の通信をスムーズに行うため等に用いられている。
【００５２】
次に本発明の無線通信システムを適用したマルチポップ無線通信システム10の他の実施例について簡単に説明する。本実施例のマルチポップ無線通信システム10には、図５に示すように、図２の構成要素とともに無線局20に無線端末装置118が新たに収容追加され、有線通信システム12には、IP電話端末機120が配設されている点が異なる。
【００５３】
本実施例では、無線局18〜26のうち、一つの無線局について説明し、共通する構成要素に同じ参照符号を付して、煩雑な説明を避けるため説明を省略する。先の実施例とは、カプセル生成部62がカプセル化したパケット122を中継制御部58内の中継バッファ59に戻す機能を有する点で相違している。
【００５４】
次に動作について説明する。本実施例における動作は、先の実施例と同様に複数のパケットをカプセル化により一つのパケットに統合して、無線チャネルの利用効率を高めることにあり、カプセル化の対象が同一無線局宛てのパケットだけでなく、同一経路上のパケットも対象としている点に特徴がある。
【００５５】
前提は、先の実施例と同様に、各無線局18〜26が有するルーティングテーブル56においては構築済みとし、無線端末装置30とIP電話端末機40、無線端末28とIP電話端末機38、および無線端末装置118とIP電話端末機120の間で、それぞれVoIPによるセッションが開始されているとする。
【００５６】
まず、図７に示すように、無線局26でIP電話端末機40から無線端末装置30宛のパケットを受信したとする（ステップS10）。以後、同一無線局宛のパケットが中継バッファ58内にあるか否かの判定処理（ステップS26）まで先の実施例と同じ手順である。同一無線局宛のパケットがない場合（NO）、同一経路上のパケットが中継バッファ58内にあるか否かの判定処理に進む（ステップS42へ）。また、同一無線局宛のパケットがある場合（YES）、パケットの読出しに進む（ステップS44へ）。
【００５７】
同一の経路判定処理（ステップS42）は、たとえば図５における無線局26と無線局18の中継無線局と位置づけられている無線局20が存在するかを判定する処理である。この判定の基となる経路情報は、すでに各無線局のルーティングテーブル56に格納されている。無線局26は、この経路情報と受信したパケットとを参照比較することにより判定することができる。同一無線局宛のパケットがなく、かつ同一の経路上のパケットもない場合（NO）、受信したこれらに該当しないパケットのバッファリングに進む（ステップS30へ）。また、同一無線局宛のパケットがなく、かつ同一の経路上のパケットはある場合（YES）、パケットの読出しに進む（ステップS44へ）。
【００５８】
パケットの読出し（ステップS44）は、先の実施例における同一無線局宛のパケットおよび同一無線局宛の経路上に位置するパケットを読み出す処理である。読み出したパケットは、カプセル生成部62に供給してカプセル化する（ステップS32）。カプセル生成部62は、図８に示すように、同一無線局宛のパケット116と同一経路上のパケット124とをカプセル化し、無線局26から直近の無線局20へ送信するヘッダ領域114を付加した、同一無線局宛のIPパケット126を生成する。IP電話端末機120から無線端末装置118宛のパケットを受信した場合、これは、無線端末装置118が無線局18の経路上である無線局20に収容されているため、先に保持している無線局18宛のカプセル化パケット116と同一経路上のパケットとして見なされていることを意味している。
【００５９】
本実施例では、カプセル化したパケット126を直ちに送信せず、バッファリング時間の設定時間が経過するまで中継制御部58に供給し、再び中継バッファ59で保持する。このため、カプセル生成部62は、カプセル化したパケット126が信号線122を介して中継バッファ58に出力する。
【００６０】
次に中継バッファ59は、供給されるパケット126をバッファリングする（ステップS46）。この後、時間経過判定に進む（ステップS38へ）。中継バッファ58は、時間の設定時間が経過するまでカプセル化したパケット126とカプセル化していないパケットとをそれぞれ、一旦保持することになる。
【００６１】
バッファリング時間が経過した後に、中継制御部58は、中継バッファ59に格納されているパケットを読み出す（ステップS40）。この読出し後、読み出したパケットは、送信前処理（ステップS34）および送信処理（ステップS22）が行われ、他の無線局20および18に中継される。
【００６２】
このように動作させることにより、同一経路上の無線局に収容されている無線端末装置宛のパケットも一つのパケットに統合することが可能になる。これにより、キャリアセンスの頻度の低減や無線区間のオーバヘッド量の削減が可能となり、マルチホップ無線通信区間のスループットをより一層向上させることができる。
【００６３】
以上のように構成することにより、複数の無線局18〜26のうち、隣接する無線局それぞれが通信可能範囲を重ならせることで各無線局を隣接する無線局に対して中継機能を持たせて、パケット解析部52での解析によりカプセル化したパケットの有無を判定し、パケット解除部52でカプセル化したパケットを個々に分解し、中継制御部58でルーティングテーブル56が格納する経路情報とパケットが有する宛先情報とを基にして同一無線局宛のパケットの有無を検索し判定して、同一無線局宛のパケットの複数検出に応じてカプセル生成部62で検出したパケットを一つのパケットに統合することでオーバヘッダ量を抑えて、キャリアセンスの頻度を減少させることでランダム待ち時間量を削減している。これによりマルチホップ無線通信区間のスループットを向上させることができる。
【００６４】
中継制御部58は、個々のパケットを一時的に格納する中継バッファ59を含み、この無線局は、さらに、中継バッファ59が格納するパケットの格納（保持）時間をカウンタ60で計測して、たとえば時間を送信間隔に設定することで、セッション毎の送信が可能になる。
【００６５】
無線局18〜26のうち、少なくとも、有線通信システム12と接続する無線局26において、分解した個々のパケットを通信する有線処理部64を設けて、広範囲な通信を実現させることができる。
【００６６】
また、この無線局18〜26を設けて、マルチポップ通信システム10を構築することで通信効率の高いネットワークを実現させることができる。
【００６７】
さらに、無線中継方法は、カプセル化したパケットか否かを解析し、カプセル化したパケットを含むとの判断に応じてカプセル化を解除して、複数のパケットに分解し、カプセル化されていないパケットおよびカプセル化が解除されたパケットのうち、通信相手を通信範囲内に含む無線局宛が同じパケットを含むか否かを判定し、同じパケットを含む判定に応じて該当するパケットを読み出し、統合によりカプセル化し、異なるパケットを示す場合、パケットそれぞれを一時的に保持しながら、この保持時間を設定して、時間経過を計測し、設定時間の経過後、直ちに保持したパケットを読み出して、読み出したカプセル化および非カプセル化のパケットに対して送信前処理を施し、この送信前処理されたパケットを隣接する図１や図５の無線局20に向けて送信することにより、オーバヘッダ量を抑えて、キャリアセンスの頻度を減少させることでランダム待ち時間量を削減し、マルチホップ無線通信区間のスループットを向上させることができる。
【００６８】
無線中継方法は、無線局宛が同じパケットを含むか否かの判定後、この判定が異なるパケットを示す場合、無線局宛のパケットが同一経路上の無線局宛を含むか否かの経路判定処理（ステップS42）に進み、カプセル化では、図８に示すように、同一無線局宛に統合したパケットを生成するとともに、この統合したパケット116に同一経路上の無線局宛のパケット124を併設してさらに大きな統合したパケット126を生成することにより、キャリアセンスの頻度の低減や無線区間のオーバヘッド量の削減を可能にして、マルチホップ無線通信区間のスループットをより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の無線基地局を適用したマルチポップ無線通信システムにおける実施例で用いる無線局の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の無線局を用いるマルチポップ無線通信システムと、有線通信システムとで構築するネットワークの構成を示す図である。
【図３】図１の無線局における中継動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３の中継動作において用いるカプセル化と各パケットの関係を説明する図である。
【図５】本発明の無線基地局を適用した他の実施例としてのマルチポップ無線通信システムと、有線通信システムとで構築するネットワークの構成を示す図である。
【図６】図５の無線局における他の実施例として示した概略的な構成のブロック図である。
【図７】図６の無線局における中継動作を説明するフローチャートである。
【図８】図７の中継動作において用いるカプセル化と各パケットの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００７０】
10  マルチポップ無線通信システム
12  有線通信システム
18〜26  無線局
28、30  無線端末装置
52  パケット解析部
54  カプセル解除部
56  ルーティングテーブル
58  中継制御部
59  中継バッファ
60  カウンタ
62  カプセル生成部
【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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