(57)【要約】【課題】データの転送効率を悪化させることなく、複数の主局及び端末において緊急通信を行うことを可能とするデジタル通信方法及びデジタル通信システムを提供する。【解決手段】基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当て、優先通信がある場合は優先通信情報窓内にその内容を表す情報を付加して主局から送信し、この主局に属する全端末が優先通信情報窓の情報を優先的に受信することによって優先通信の内容を検知可能とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当て、優先通信がある場合は該優先通信情報窓内にその内容を表す情報を付加して主局から送信し、該主局に属する全端末が該優先通信情報窓の情報を優先的に受信することによって該優先通信の内容を検知可能としたことを特徴とするデジタル通信方法。
【請求項２】
前記優先通信の内容を表す情報が、優先度別に付加されていることを特徴とする請求項１に記載のデジタル通信方法。
【請求項３】
前記優先通信の内容を表す情報が、前記優先通信情報窓内に、優先度の高いものから順次配列されていることを特徴とする請求項２に記載のデジタル通信方法。
【請求項４】
前記優先通信情報窓の前記優先通信の内容を表す情報の前に、優先通信情報窓であることを識別するための信号が付加されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデジタル通信方法。
【請求項５】
前記識別するための信号が、所定時間のスペース又は特定コードであることを特徴とする請求項４に記載のデジタル通信方法。
【請求項６】
前記基準時間がＧＰＳ時間同期された基準時間であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のデジタル通信方法。
【請求項７】
前記基準時間が所定周期で発生することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデジタル通信方法。
【請求項８】
前記デジタル通信が、ブロードバンド無線通信システム、移動無線電話システム又はブロードバンド有線通信システムにおけるデジタル通信であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のデジタル通信方法。
【請求項９】
基準時間からの短期間が優先通信情報窓として割り当てられており、少なくとも一部の主局が、優先通信がある場合は該優先通信情報窓内にその内容を表す情報を付加して送信するように構成されており、該主局に属する全端末が、該優先通信情報窓の情報を優先的に受信することによって該優先通信の内容を検知可能に構成されていることを特徴とするデジタル通信システム。
【請求項１０】
前記優先通信の内容を表す情報が、優先度別に付加されていることを特徴とする請求項９に記載のデジタル通信システム。
【請求項１１】
前記優先通信の内容を表す情報が、前記優先通信情報窓内に、優先度の高いものから順次配列されていることを特徴とする請求項１０に記載のデジタル通信システム。
【請求項１２】
前記優先通信情報窓の前記優先通信の内容を表す情報の前に、優先通信情報窓であることを識別するための信号が設けられていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のデジタル通信システム。
【請求項１３】
前記識別するための信号が、所定時間のスペース又は特定コードであることを特徴とする請求項１２に記載のデジタル通信システム。
【請求項１４】
前記主局が、前記基準時間としてＧＰＳ時間同期された基準時間を発生する手段を備えていることを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載のデジタル通信システム。
【請求項１５】
前記主局が、前記基準時間が所定周期で発生する手段を備えていることを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載のデジタル通信システム。
【請求項１６】
前記デジタル通信システムが、ブロードバンド無線通信システム、移動無線電話システム又はブロードバンド有線通信システムであることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載のデジタル通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＭＡＮ（メトロポリタンエリアネットワーク）若しくは無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等のブロードバンド無線通信システム、移動無線電話システム、又は有線ＬＡＮ等のブロードバンド有線通信システムにおけるデジタル通信方法及びデジタル通信システムに係り、特に緊急通信等の優先通信を可能とするデジタル通信方法及びデジタル通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線又は有線通信システムにおいては、ある基地局又は端末から通信チャネル上に信号が出されている間は、他の基地局又は端末がそのチャネルに信号を出力することは許されない。このため、キャリアセンス等によりその通信チャネル上に信号が出力されていないことを確認した上で初めて通信を行うことが可能となる。
【０００３】
緊急通信を行いたい場合には、このような通信チャネルの空きを待っている余裕がないため、例えば、各端末に割り当てるグループ通信チャネルに同報チャネルと通信チャネルとを同時に割り当てることにより、端末からの緊急通信要求を上り同報チャネルで実施する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０-０１３９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術によると、各フレームに同報チャネルが割り当てられることから、データの転送効率が大幅に低下してしまう。
【０００６】
従って本発明の目的は、データの転送効率を悪化させることなく、複数の主局及び端末間において緊急通信を行うことを可能とするデジタル通信方法及びデジタル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】
【０００７】
本発明によれば、基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当て、優先通信がある場合は優先通信情報窓内にその内容を表す情報を付加して主局から送信し、この主局に属する全端末が優先通信情報窓の情報を優先的に受信することによって優先通信の内容を検知可能としたデジタル通信方法が提供される。
【０００８】
ビーコン等の報知情報における基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当て、この優先通信情報窓内に優先通信の有無及びその内容が分かる情報が付加される。全ての端末は、この優先通信時間窓を見ており、優先通信がある場合は、その内容に従った優先処理が実施される。優先通信情報窓の期間が、その繰返し周期である例えば１０秒に比して非常に短い期間、例えば５０μ秒、であるため、このような優先通信情報窓を設けてもデータの転送効率を悪化させない。しかも、基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当てるのみで良いため、各主局及び各端末の構成を大幅に変更せずにこれら多くの主局及び端末間で緊急通信を行うことができる。
【０００９】
優先通信の内容を表す情報が、優先度別に付加されていることが好ましい。この優先通信の内容を表す情報が、優先通信情報窓内に、優先度の高いものから順次配列されていることがより好ましい。
【００１０】
優先通信情報窓の優先通信の内容を表す情報の前に、優先通信情報窓であることを識別するための信号、例えば所定時間のスペース又は特定コードが付加されていることも好ましい。
【００１１】
基準時間がＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）時間同期された基準時間であることも好ましい。
【００１２】
基準時間が所定周期で発生することも好ましい。
【００１３】
デジタル通信が、ブロードバンド無線通信システム、移動無線電話システム又はブロードバンド有線通信システムにおけるデジタル通信であることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、さらに、基準時間からの一定の期間を優先通信情報窓として割り当てられており、少なくとも一部の主局が、優先通信がある場合は優先通信情報窓内にその内容を表す情報を付加して送信するように構成されており、端末局が、優先通信情報窓の情報を優先的に受信することによって優先通信の内容を検知可能に構成されているデジタル通信システムが提供される。
【００１５】
ビーコン等の報知情報における基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当てられており、この優先通信情報窓内に優先通信の有無及びその内容が分かる情報が付加される。全ての端末は、この優先通信時間窓を見ており、優先通信がある場合は、その内容に従った優先処理が実施される。優先通信情報窓の期間が、その繰返し周期である例えば１０秒に比して非常に短い期間、例えば５０μ秒、であるため、このような優先通信情報窓を設けてもデータの転送効率を悪化させない。しかも、基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当てるのみで良いため、各主局及び各端末の構成を大幅に変更せずにこれら多くの主局及び端末間で緊急通信を行うことができる。
【００１６】
優先通信の内容を表す情報が、優先度別に付加されていることが好ましい。この優先通信の内容を表す情報が、優先通信情報窓内に、優先度の高いものから順次配列されていることがより好ましい。
【００１７】
優先通信情報窓の優先通信の内容を表す情報の前に、優先通信情報窓であることを識別するための信号、例えば所定時間のスペース又は特定コードが付加されていることも好ましい。
【００１８】
優先通信情報窓の優先通信の内容を表す情報の前に、優先通信情報窓であることを識別するための所定時間のスペース又は特定コードが付加されていることも好ましい。
【００１９】
主局が、基準時間としてＧＰＳ時間同期された基準時間を発生する手段を備えていることも好ましい。
【００２０】
主局が、基準時間が所定周期で発生する手段を備えていることも好ましい。
【００２１】
デジタル通信システムが、ブロードバンド無線通信システム、移動無線電話システム又はブロードバンド有線通信システムであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、優先通信情報窓の期間が、その繰返し周期である例えば１０秒に比して非常に短い期間、例えば５０μ秒、であるため、このような優先通信情報窓を設けてもデータの転送効率を悪化させない。しかも、基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当てるのみで良いため、各主局及び各端末の構成を大幅に変更せずにこれら多くの主局及び端末間で緊急通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明の一実施形態における基地局側の構成を概略的に示すブロック図であり、図２はこの実施形態における端末局側の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２４】
図１において、１０は無線ＭＡＮの一種でありＩＥＥＥ８０２．１６ａで標準化されているＷｉＭＡＸ（ワールドワイドインターオペラビリティフォアマイクロウェーブアクセス）によるブロードバンド無線通信システムにおける１つの基地局（本発明の主局に対応する）を示している。この基地局１０及び基地局群１１はＩＰ（インターネットプロトコル）ネットワーク１２を介して緊急センタ１３に接続されている。
【００２５】
基地局１０は、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１０ａ、ＳＲＡＭ（スタティックランダムアクセスメモリ）１０ｂ及びベースバンド処理部１０ｃを含む制御処理部１０ｄと、制御プログラム等が格納されているＦＲＯＭ(フラッシュリードオンリメモリ)１０ｅと、各種設定値等が格納されているＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカリィイレーザブルアンドプログラマブルリードオンリメモリ）１０ｆと、２〜１１ＧＨｚのＲＦ（高周波）トランシーバ１０ｇと、ＷｉＭＡＸ用アンテナ１０ｈと、ＧＰＳレシーバ１０ｉと、ＩＰネットワーク１２とのインタフェース１０ｊとを主として備えている。基地局群１１の各基地局はこの基地局１０と同様の構成を有している。
【００２６】
図２に示すように、このブロードバンド無線通信システムにおいて、基地局１０のエリアに位置している端末局（本発明の端末に対応する）１４は、ＭＰＵ１４ａ、ＳＲＡＭ１４ｂ及びベースバンド処理部１４ｃを含む制御処理部１４ｄと、制御プログラム等が格納されているＦＲＯＭ１４ｅと、各種設定値等が格納されているＥＥＰＲＯＭ１４ｆと、２〜１１ＧＨｚのＲＦトランシーバ１４ｇと、ＷｉＭＡＸ用アンテナ１４ｈとを主として備えている。
【００２７】
基地局１０は、ＧＰＳレシーバ１０ｉを装備しているので、ＧＰＳ絶対時間による高精度のビーコン基準時間、スロット時間を有することができる。このため、複数の基地局がビーコンを同時に送信して電波干渉することを防止可能となる。一方、端末局１４は、基地局１０から定期的に出力される報知情報であるビーコンを定期的に受信しており、これによってＧＰＳ同期された基地局１０と同期がとられている。その結果、端末局１４も正確なビーコン基準時間、スロット時間を設定することができる。
【００２８】
緊急センタ１３は、例えば災害時、人命救助が必要な時、公共の安全のために必要な時、公共事業体などからの緊急通信を行う時、個人的な緊急時等の緊急時に複数の基地局に対してＩＰネットワーク１２を介して緊急報知メッセージを送付できるように構成されている。
【００２９】
図３は基地局１０におけるビーコン送信動作を概略的に説明するフローチャートである。
【００３０】
基地局１０は、まず、ビーコン送信動作を開始する（ステップＳ１）。次いで、緊急報知メッセージを緊急センタ１３から受信したかどうか判別する(ステップＳ２)。
【００３１】
緊急センタ１３から緊急報知メッセージを受信していない場合は、ＧＰＳ同期された定期的な基準時間毎に通常のビーコンを基地局１０の配下の全端末局へ送信、即ち報知する(ステップＳ３)。緊急報知メッセージを受信している場合は、ＧＰＳ同期された定期的な基準時間毎に緊急ビーコンを配下の全端末局へ送信し、この基地局１０が緊急ビーコンの送信モードにあることを報知する(ステップＳ４)。
【００３２】
緊急ビーコンには、これが通常のビーコンではなく緊急のビーコンであること示す情報が含まれている。図４はこのビーコンの内容の一部を示す図であり、基準時間から本実施形態では１０μ秒の間、スペースのみが入ったショートスペシャルフレームスペーシング（ＳＳＦＳ）が設けられている。このＳＳＦＳは、ここから優先通信情報窓が始まることを識別するための信号である。スペースによるＳＳＦＳに代えて必ず識別することが可能な特定コードを設けても良い。ＳＳＦＳを先頭に有する優先通信情報窓には、緊急ビーコンの場合、ＳＳＦＳに続いて緊急の優先度の高いものから順番に優先通信コード(優先度１、優先度２、優先度３、優先度４)が本実施形態ではそれぞれ１０μ秒ずつ付加される。緊急ビーコンではない場合、この優先通信情報窓のＳＳＦＳに続く部分には、何も情報が入らない。即ち、優先通信情報窓に全てスペースが入るので、そのビーコンが緊急ビーコンであるか否かの判別が可能となる。
【００３３】
このような短期間の優先通信情報窓を維持するためには、μ秒オーダで基準時間を時刻管理することが必要である。本実施形態のように、静止している基地局でＧＰＳ同期させることにより、０．１μ秒オーダの正確な時刻を得ることが可能となる。
【００３４】
また、ＷｉＭＡＸでは、基地局をビルの屋上等に設けているので、ＧＰＳの受信状態がより良好となり、より高い精度の基準時間管理を行うことが可能となる。なお、ＩＥＥＥ規格によるＷｉＭＡＸのシンボルレートは１０〜４４．８Ｍｂｄ、従って２２．３〜１００μ秒であるため、通常のデータ通信品質維持を考慮すると、ＳＳＦＳは１０μ秒以下であることが望ましい。
【００３５】
優先通信情報窓の間、全ての端末局は時間窓を開けて受信する(キャリアセンスする)時間となるように規定される。
【００３６】
緊急ビーコンには、さらに、次のビーコン受信の絶対時間、及び特定アルゴリズムで計算した順番で送受信スロットを用意せよという基地局１０配下の全端末局に対する指示が含まれている。この特定アルゴリズムで計算した順番のスロットとは、ビーコン周期を配下の全端末局に分けた単位時間スロットを、接続した順番で各端末局に割り当てたスロットである。これにより、基地局１０は配下の端末局のどれが何番目のスロットで送受信するか把握できることとなる。
【００３７】
なお、基地局群１１のうち、緊急センタ１３から緊急報知メッセージを受信した基地局においても、基地局１０の上述した動作と同様の動作が行なわれる。
【００３８】
図５は端末局１４におけるビーコン受信動作を概略的に説明するフローチャートである。
【００３９】
端末局１４は、まず、ビーコン受信動作を開始する（ステップＳ１１）。次いで、直前に基地局１０から受信したビーコンのフレームを解読し、次のビーコン受信タイミングを計算する(ステップＳ１２)。
【００４０】
次いで、そのタイミングでビーコンを受信し(ステップＳ１３)、ＳＳＦＳを検知して優先通信情報窓を見つけ、その優先通信情報窓にスペース以外の情報が乗っているか否かによりその受信したビーコンが緊急ビーコンか否かを判別する(ステップＳ１４)。
【００４１】
緊急ビーコンではない場合は、通常待ち受けとなる(ステップＳ１５)。なお、基地局と端末局との間のデータ送受信は、ビーコン周期内でランダムアクセスである。
【００４２】
緊急ビーコンである場合は、端末局１４は、その緊急ビーコン受信終了時点から緊急モード対応パケットを送受信するための時間窓を開ける。図６はこの緊急モード対応パケット用時間窓を示しており、この例では、スロット１〜５が基地局１０によって各端末局に割り当てられている。端末局１４に指定されたスロット番号が２であるとすると、この端末局１４はスロット２を用いて緊急モード対応パケットを基地局１０に対して送受信する。ただし、この時間窓内では、通常のデータパケットの送受信は禁止される。端末局１４から発信される上りの緊急モード対応パケットは、緊急であることを示す識別子が付加される。緊急センタ１３は、基地局１０を介して端末局１４から受け取ったパケットのこの識別子から、どの基地局配下の端末局から緊急メッセージが届いたかを知ることができる。
【００４３】
次いで、次のビーコンの受信動作を開始し（ステップＳ１７）、以後、ステップＳ１２以降の処理を繰返す。
【００４４】
緊急モードに入った基地局は、緊急センタ１３から緊急モード解除パケットを受信するまで緊急ビーコンを出し続け、その配下の端末局もその緊急ビーコンを受信し続ける。この間、端末局は自己に割り当てられた専用スロットを介して、多極からの妨害を受けることなく、緊急センタ１３と通信することが可能である。
【００４５】
なお、基地局１０配下の他の端末局においても、端末局１４の上述した動作と同様の動作が行なわれる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態では、緊急ビーコンにおける基準時間からの５０μ秒間に、１０μ秒のＳＳＦＳ及びこれに続く４０μ秒の優先通信の有無及びその内容が分かる情報が付加される優先通信情報窓を割り当てている。全ての端末局は、この優先通信時間窓を見ており、優先通信がある場合は、その内容に従った優先処理が実施される。優先通信情報窓の期間が、ビーコン周期である例えば１０秒に比して非常に短い５０μ秒であるため、このような優先通信情報窓を設けてもデータの転送効率を悪化させない。もちろん、優先通信情報窓の上述の時間は単なる一例である。さらに、本実施形態では、基準時間からの短期間を優先通信情報窓として割り当てるのみで良いため、各基地局及び各端末局の構成を大幅に変更せずにこれら多くの基地局及び端末局間で緊急通信を行うことができる。
【００４７】
上述した実施形態は、本発明をブロードバンド無線通信システムの一種であるＷｉＭＡＸに適用しているが、本発明はその他の無線ＭＡＮ若しくは無線ＬＡＮ等のブロードバンド無線通信システムに、また、移動無線電話システムに、さらに、有線ＬＡＮ等のブロードバンド有線通信システムにも、もちろん適用可能である。
【００４８】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態における基地局側の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態における端末局側の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】図１の実施形態の基地局におけるビーコン送信動作を概略的に説明するフローチャートである。
【図４】ビーコンの内容の一部を示す図である。
【図５】図１の実施形態の端末局におけるビーコン受信動作を概略的に説明するフローチャートである。
【図６】緊急モード対応パケット用時間窓を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  基地局
１０ａ、１４ａ  ＭＰＵ
１０ｂ、１４ｂ  ＳＲＡＭ
１０ｃ、１４ｃ  ベースバンド処理部
１０ｄ、１４ｄ  制御処理部
１０ｅ、１４ｅ  ＦＲＯＭ
１０ｆ、１４ｆ  ＥＥＰＲＯＭ
１０ｇ、１４ｇ  ＲＦトランシーバ
１０ｈ、１４ｈ  ＷｉＭＡＸ用アンテナ
１０ｉ  ＧＰＳレシーバ
１０ｊ  インタフェース
１１  基地局群
１２  ＩＰネットワーク
１３  緊急センタ
１４  端末局
【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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