JP2583269B2 - 無線パケット通信方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一つの無線チャネルを用いて複数の無線端
末と制御局との間で（ひいては制御局を介在させて無線
端末と無線端末との間で）行う無線パケット通信方法に
関するものである。

かかる無線端末としては、簡単なデータ表示機能、デ
ータ入力機能を備えた携帯型の小形端末を考えることが
できる。かかる無線端末を携行した人同士、或いは無線
端末を携行した人と或るセンタとの間で制御局を介して
データの送受信を行うことのできる無線パケット通信方
法を一例として考えれば、かかる無線パケット通信方法
の用途はきわめて多岐にわたると思われる。本発明は、
この種の無線パケット通信方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来無線端末からのデータ送信方式としては、コンテ
ンション方式とポーリング方式がある。コンテンション
方式としては、アロハ方式、ISMA方式等が考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、コンテンション方式では、アロハ方式、ISMA
方式のいずれにしても複数の無線端末が競争的にデータ
を送出するため衝突が避けられず、特に送出データが長
い場合には問題があった。一方ポーリング方式は、各無
線端末を順次呼び出してその端末のみがデータ送出を許
されるため衝突は生じないが、送出データのない端末に
もポーリングを行うため、無線端末が多くなると無効な
呼出しが多くなり、無線チャネルの使用効率が低くなる
欠点があった。

また、無線端末へのデータ送出は、無線端末を幾つか
にグループ分けしている場合には、自グループ内でのみ
データ送出を行う方式が通常である。このためデータ長
が長い場合には、１回のデータ分では足りず、他のグル
ープを経て自グループの順番になったとき、再び、着信
表示信号の欄に送出相手先の無線端末番号を書き込み送
出してデータの送出を行わねばならず、全部のデータの
伝達に時間がかかるという欠点があった。

更に、端末から制御局への上りデータ、制御局から端
末への下りデータを同時に送受信する方式においては、
上りデータ信号ポーリング要求信号、データ無信号、確
認信号などの各上り信号が不規則に出ると、それが衝突
し、また、何も送出できない時間が生じて効率が悪いな
どの問題があった。

本発明の目的は、従来技術の欠点、問題点を解決し、
複数の無線端末から送出されるデータが衝突せず、しか
も無線チャネルの使用効率を高めることのできる無線パ
ケット通信方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、制御局と複数の無
線端末との間で時分割の無線回線を介して通信を行う無
線パケット通信方法において、制御局から無線端末へ向
けて送出する下り信号フレームは、少なくとも着呼表示
信号、ポーリング制御信号、空塞信号を含む第１のフレ
ームと、少なくともデータ、ポーリング制御信号、空塞
信号を含む第２のフレームと、により構成され、無線端
末から制御局へ送出する上り信号フレームは、少なくと
も確認信号、データ無信号、ポーリング要求信号のいず
れかを含むフレームにより構成され、前記上り、下りの
各信号フレームの間には、フレーム長が相互にほぼ整数
倍となる関係を持たせて無駄（空きの期間）が生じない
ようにした。

〔作用〕

無線端末は、常時は制御局からの前記第１のフレーム
が受信可能となる期間だけ、その電源をオンして受信待
受態勢をとるが、それ以外の期間は電源をオフして受信
不能態勢をとるように制御されており、 制御局から無線端末へデータを送出する際は、最初
に、制御局で前記第１のフレームにおける着呼表示信号
の欄にデータ送出先である無線端末の端末番号を書き込
んで該第１のフレームを送出することにより、それを受
信した当該端末が、自端末へ着信があることを知って、
データを含む第２のフレームの受信態勢へ移行するよう
にし、次いで制御局は前記第２のフレームに所要のデー
タを書き込んで送出してこれを当該無線端末に受信さ
せ、 無線端末から制御局へデータを送出する際は、当該無
線端末がデータ送出に際して制御局から受信した第１ま
たは第２のフレーム内の空塞信号の欄が空きであること
を確認するか、又は制御局から受信した第１または第２
のフレーム内のポーリング制御信号の欄から他のどの無
線端末もポーリング要求を行っていないことを確認する
と、当該無線端末はポーリング要求信号を含む上りフレ
ームを作成して制御局へ送出し、制御局はこれを受信し
てポーリング要求のある無線端末を知り、第１および第
２のフレーム内のポーリング制御信号の欄に当該無線端
末の端末番号を書き込んで送出することにより当該無線
端末にポーリングをかけ、それにより当該端末のみがデ
ータを含む上りフレームを作成して制御局へ送出する。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例において用いる制御局の構
成例を示すブロック図である。

同図において、１は制御局、101はプロセッサ、102は
メモリ、103はI/Oポート、104はモデム、105は変調器、
106は復調器、107は送信機、108は受信機、109はアンテ
ナである。

第２図は本発明の一実施例において用いる無線端末の
構成例を示すブロック図である。

同図において、２は無線端末、201はプロセッサ、202
はキーボート、203は表示装置、204はスピーカ、205はI
/Oポート、206は変調器、207は復調器、208は送信機、2
09は受信機、210はメモリ、211はアンテナ、212はタイ
マである。

第３図は、制御局と無線端末間で送受する信号のフレ
ーム構成と各フレーム間の相互位置関係を示す説明図で
ある。ここで下り信号は、制御局から無線端末へ送信さ
れる信号で、上り信号は無線端末から制御局へ送信され
る信号であり、送出される信号例が、下り信号フレーム
と上り信号フレームの例（１）〜（４）として示されて
いる。

第４図は無線端末を複数グループ化した場合の下り信
号構成例を示す説明図である。第５図は制御局での空塞
信号制御フロー例を示す流れ図、また、第６図は下りデ
ータを送出する場合の制御フロー例を示す流れ図であ
る。

以下、各図を参照して動作を説明する。

第１図の制御局１におけるプロセッサ101は、I/Oポー
ト103、変調器105、送信機107、アンテナ109を経由し、
第３図の下り信号フレームを送出している。

下り信号フレームにおいて、SYN1は同期信号、CN及び
PNはポーリング制御信号で、CNは制御コード、PNは端末
番号である。CNは、ポーリングの有無、上りデータの受
信確認などの機能をもつ。SN1〜SNnは、着呼表示信号
で、ｎ個までの無線端末番号をこの欄に書き込んで送出
できる。BISは空塞信号で、上りのポーリング要求信号
の送出を制御している。SYN2は、SYN1とは異なる同期信
号、DATA（１）、DATA（２）は、下りデータである。

下り信号は、SYN1で始まるCIフレーム（着呼表示フレ
ーム）１ケに対し、SYN2で始まるDTフレーム（データフ
レーム）ｍケの繰返しで構成されている。一般に、ｍ
は、着呼表示信号の中のSNの数ｎとの関係はｍ≧ｎが望
ましく、通常はｍ＝ｎである。

第２図に示す無線端末２は、通常は、第３図の下り信
号フレームのうち、CIフレームのみを受信している。即
ち無線端末２は、プロセッサ201で、アンテナ211、受信
機209、復調器207、I/Oポート205を経由して受信した下
り信号から、プロセッサ201は、まずCIフレームの同期
信号SYN1を検出し、それ以後のSN1〜SNnを受信し、自分
の端末番号がその中にあるかないかを検出する。あれ
ば、それは自端末に着信があることを意味し、なければ
着信はないことを意味する。従って、なければ以後、タ
イマ212のみを動作させ残りの201〜210までの電源をオ
フにする。

タイマ212は、下り信号内に再びCIフレームが出現す
るまでのタイミングをカウントしており、その時刻にな
ると、再び無線端末２の電源をオンし、CIフレームの受
信を可能とする。このようにすることで電池の寿命を大
巾にのばすことができる。

次に下り信号で制御局から無線端末へデータを送出す
る動作例を説明する。

第１図で他装置よりモデム104を経由して、無線端末
２へデータが受信されると、プロセッサ101はデータを
メモリ102に一旦蓄積し、まずCIフレームのSN1〜SNnの
１つに当該無線端末番号を書き込んで送出する。次に引
き続くDTフレームのなかのSNに再び当該無線端末番号を
書き込んで送出し、データをDATA（１）及びDATA（２）
に書き込んで送出する。DTフレームの数がｎケでSN1〜S
Nnに対応していれば、SNは不要で、DTフレームの順番で
識別できる。送出データが多い場合は更に次のDTフレー
ムを用いて同様にしてデータを送出する。

無線端末２は、すでに述べたように、常時はCIフレー
ムのみを受信しているが、その中で着呼表示信号SN1〜S
Nnの欄のどこかに自端末番号を検出すると、自端末への
着信があることを知るので、引き続き信号を受信するこ
ととし、DTフレーム内のSNに自端末番号のあるデータを
受信し、第３図の上り信号例（１）に示す位置（タイミ
ング）で確認信号を含むフレームを作成して送出する
（点線は確認信号送出可能位置を示す）。

確認信号は、第２図のI/Oポート205、変調器206、送
信機208、アンテナ211を経由し送出され、第１図の制御
局１におけるアンテナ109、受信機108、復調器106、I/O
ポート103を経由し、プロセッサ101で受信される。もし
確認信号が来なければ、プロセッサ101は、再びCIフレ
ーム内の着呼表示信号SN1〜SNnの欄のどれかに端末番号
を書き込んで送出し、DTフレームでデータを再送するこ
とになる。

この再送手順において、再送データにフレーム番号を
付加し、確認信号にも同一番号を付加すれば、多数のDT
フレームを送出した場合などに、DTフレームが正しく伝
達されたか、どのデータの再送を必要とするかがプロセ
ッサ101であいまいにならない利点がある。また無線端
末においてもフレーム番号があれば、同一データを２度
受信したときなど一方をすてることが可能となる。デー
タを正しく受信した無線端末は、スピーカ204を鳴動さ
せデータ受信を端末所持者に知らせ、表示装置203に受
信データを表示する。

以上の説明は、CIフレームが１種類の場合について行
ったが、無線端末の電池を一層節約するために、無線端
末を複数のグループに分け、各グループに対応してCIフ
レームを設ける方式が考えられる。すなわち第１グルー
プに属する無線端末は、第1CIフレームのみを常時は受
信していて、第２グループに属する無線端末は第2CIフ
レームのみを常時受信している、という具合である。３
グループに分けた場合の例を第４図に示す。

CIフレーム、及びDTフレームの詳細は第３図の下り信
号例と同様であるが、同期信号SYN1は、各CIが識別出来
るように異ならせるのが望ましい。無線端末は常時は自
グループのCIフレームのみを受信するため、グループ化
しない場合に比較し、第４図の３グループ化では、３倍
の電池の節約が図られる。このような場合の無線端末へ
のデータの送出は、無線端末のグループをプロセッサ10
1が識別し、そのグループのCIフレームにその無線端末
番号を書き込んで送出し、そのグループのDTフレームで
データを送出することになる。送出データが長くなる
と、CIフレームに続くそのグループのDTフレームでは不
足する場合がある。その場合に、再度自CIグループ内に
端末番号を書き込んで送出し、データを送出すると、デ
ータを送出し終わるまで時間がかかる。それをさけるた
め、引き続くデータは、再度CIフレームに端末番号を書
き込んで送出せずに、他グループのDATAフレームをも自
由に使用してデータの送出を行う方法もある。

次に無線端末２から制御局１へのデータの送出につい
て説明する。

無線端末２は第２図のキーボード202でデータを作成
し、キーボード上の図示せざる送信キーを押すと、プロ
セッサ201は下り信号を受信し、CIフレーム、DTフレー
ム内にある空塞信号（BIS）の欄が空であることを検出
するか、ポーリング制御信号の制御コード（CN）の欄が
ポーリング無しであるかを検出すると、I/Oポート205、
変調器206、送信機208、アンテナ211を経由して第３図
上り信号例（２）に示すようにポーリング要求信号を含
むフレームを作成して送出する（点線はポーリング要求
信号送出可能位置を示す）。

このポーリング要求信号がアンテナ211から送出さ
れ、第１図の制御局１におけるアンテナ109を経由し制
御局１のプロセッサ101で受信されると、プロセッサ101
は、CIフレーム、DTフレーム内のCN及びPN欄にポーリン
グ制御信号を書き込んで送出する。即ち、制御コードCN
をポーリングあり、PNに当該無線端末番号を書き込んで
送出する。

この信号を受信した無線端末は、第３図の上り信号例
（３）に示すように、データを含むフレームを作成して
送出する。制御局１でこの信号を正常に受信できたら、
次の制御コードCNの欄に確認コードを書き込んで返送す
る。無線端末２にこの確認コードが来なければ、無線端
末２は次の自端末へのポーリングでデータを再送するこ
とになる。また送信データが多く送出しきれなかった場
合には、次の自端末へのポーリングで、データを継続し
て送出する。制御局１からのポーリングが来たが、送出
データがない場合には第３図の上り信号例（４）に示す
位置（タイミング）でデータ無し信号を含むフレームを
作成して送出する。

本方式での上り信号は第３図に示した例で全てであ
る。これらの信号が多数の無線端末より、同一無線チャ
ネル内で送出されるのであるから、衝突がなく、かつ時
間的にも無駄のない構成が望まれる。

本方式では、以下のような条件で上り信号の位置（タ
イミング）を定めている。

上りデータと下りデータの時間的独立性を保証するた
め、下りデータに対する確認信号位置は固定とし、他の
上り信号の使用は行わない。

ポーリング要求信号、データ信号、データ無し信号は
同一の位置を使用するが、ポーリング要求信号長の約２
倍を上りデータ信号長とし、無効な時間の生じないよう
にする。

データ無し信号長は、ポーリング要求信号長と等しい
か短くして、制御局でデータ無し信号であることを確認
し、空塞信号を空とし、それを端末が識別し、ポーリン
グ要求信号を送出できるようにする。

上りデータ信号長と確認信号長の和を下りCIフレー
ム、DTフレーム長にほぼ等しくし衝突がなく無効時間も
少なくする。

上りデータ信号、データ無し信号はポーリングをかけ
た端末のみが送出するので他信号と衝突することはな
い。しかしポーリング要求信号は無線端末から独立に送
出されるので、他信号と衝突する可能性がある。これを
制御するのに空塞信号とポーリング信号を用いる。即
ち、上りデータ信号があれば、空塞信号の欄を塞とし、
ポーリング要求信号の送出を不可とする。またポーリン
グ信号のCNコードの欄で、ポーリング有となっていて
も、ポーリング要求信号の送出を不可とする。制御局１
での空塞信号の制御フローを第５図に示したので参照さ
れたい。

無線端末と制御局との間の通信としては、一方から他
方へのデータの送出だけでなく、会話型で通信を行う場
合も多いと考えられる。例えば、問合せに対する応答の
ような場合である。制御局が上りデータに対して、下り
データを送出する場合、前述した下りデータの送出方法
にしたがって行う方法がある。即ち無線端末に対応した
CIフレームにまず着呼表示信号を書き込んで送出し、次
にDTフレームで下りデータ送出を行う方法である。

しかしこの方法では、下りデータの送出をCIフレーム
の位置になるまで待たねばならず、端末がグループ化さ
れた場合などでは、かなり遅れる場合がある。CIフレー
ムを用いた着信表示信号の目的は、電池の節約のため
に、定められた短期間を除いて電源をオフしている端末
に着呼を知らせることにある。しかし、ポーリング要求
を行い、ポーリング信号をうけている端末は電源をあら
かじめオンにしているため、着呼表示信号を受信しなく
てもDTフレームのみでデータ受信が可能である。しかし
そのためには、DTフレーム内にどの端末に着信するかと
いう端末番号が必要であり、本方式では、SNの欄が使用
出来る。

制御局では、ポーリング要求中の無線端末の番号は第
１図のメモリ102へ登録してあるため、ポーリング登録
中の端末への着信データの送出は、自及び他グループの
DTフレームのいずれであってもいつでもDTフレーム内の
SNの欄にその端末番号を書き込んで送出し、引き続くDA
TA信号で行うことが可能である。プロセッサ101での制
御フローを第６図に示したので参照されたい。

第６図は先に述べた長い下りデータを他グループのDT
フレームにまたがって送出する場合をも含めた下りデー
タ送出制御フローである。ポーリング要求中の端末へは
その端末グループのCIフレームに着呼表示を行い、その
グループのDTフレームでデータを送出するが、そのDTフ
レームが他端末へのデータで一杯のときは、次のグルー
プのDTフレームでの送出も可能である。又CIフレームへ
着呼表示をしデータを送出する場合、最初に送出したデ
ータの確認信号が来ない場合には、着呼表示がとどかな
い場合も考えられるので着呼表示からの再送が望まし
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、下りデータの送出は、最初に着
呼表示信号により、常時は電池の節約のため一定時間し
か受信可能状態にない無線端末に対して着呼を知らせ、
その後DATAフレームでデータを送出する方式をとるが、
１つのDATAフレームで送出しきれないデータや、ポーリ
ング登録をしている端末へは、改めて着呼表示信号の欄
に端末番号を書き込んで送出するようなことはせず、他
グループのDATAフレームをも用いるので全データが送出
されるまでの時間の短縮が図られる。

また、データ送出を要求する無線端末は、あらかじめ
ポーリング要求信号を送出し制御局はその無線端末にの
みポーリングをかける方式であるため、一般のコンテン
ション方式にくらべ衝突の確率がきわめて低い一方、無
効なポーリングも少ないため、きわめて能率の高い方式
であるうえ、各信号のフレーム長とその送出位置（タイ
ミング）の関係を無線チャネルに無効時間が発生しない
ような関係とし、空塞信号による制御も効率の高い方式
であるため、１つの無線チャネルを全て２重的に使用し
多数の無線端末と制御局との間でデータの送受を行うデ
ータエントリ、データベースアクセス、無線端末間のメ
ッセージの伝達などに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において用いる無線端末の構成例を示す
ブロック図、第２図は本発明において用いる制御局の構
成例を示すブロック図、第３図は下り信号フレーム及び
上り信号フレームの構成例と、その相互位置関係を示す
説明図、第４図は無線端末をグループ化した場合の下り
信号フレームの構成例を示す説明図、第５図は制御局で
の空塞信号制御フローを示す流れ図、第６図は長い下り
データの送出制御フローを示す流れ図、である。 符号の説明 101……プロセッサ、102……メモリ、103……I/Oポー
ト、104……モデム、105……変調器、106……復調器、1
07……送信機、108……受信機、109……アンテナ、201
……プロセッサ、202……キーボード、203……表示装
置、204……スピーカ、205……I/Oポート、206……変調
器、207……復調器、208……送信機、209……受信機、2
10……メモリ、211……アンテナ、212……タイマ

フロントページの続き (72)発明者 品川 準輝 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 審査官 立川 功 (56)参考文献 特開 昭60−27252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−87707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−281642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−81745（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御局と複数の無線端末との間で時分割の
   無線回線を介して通信を行う無線パケット通信方法にお
   いて、 制御局から無線端末へ向けて送出する下り信号フレーム
   は、少なくとも着呼表示信号、ポーリング制御信号、空
   塞信号を含む第１のフレームと、少なくともデータ、ポ
   ーリング制御信号、空塞信号を含む第２のフレームと、
   により構成され、無線端末から制御局へ送出する上り信
   号フレームは、少なくとも確認信号、データ無信号、ポ
   ーリング要求信号のいずれかを含むフレームにより構成
   され、 前記上り、下りの各信号フレームの間には、フレーム長
   が相互にほぼ整数倍となる関係を持たせ、 無線端末は、常時は制御局からの前記第１のフレームが
   受信可能となる期間だけ、その電源をオンして受信待受
   態勢をとるが、それ以外の期間は電源をオフして受信不
   能態勢をとるように制御されており、 制御局から無線端末へデータを送出する際は、最初に、
   制御局で前記第１のフレームにおける着呼表示信号の欄
   にデータ送出先である無線端末の端末番号を書き込んで
   該第１のフレームを送出することにより、それを受信し
   た当該端末が、自端末へ着信があることを知って、デー
   タを含む第２のフレームの受信態勢へ移行するように
   し、次いで制御局は前記第２のフレームに所要のデータ
   を書き込んで送出してこれを当該無線端末に受信させ、 無線端末から制御局へデータを送出する際は、当該無線
   端末がデータ送出に際して制御局から受信した第１また
   は第２のフレーム内の空塞信号の欄が空きであることを
   確認するか、又は制御局から受信した第１または第２の
   フレーム内のポーリング制御信号の欄から他のどの無線
   端末もポーリング要求を行っていないことを確認する
   と、当該無線端末はポーリング要求信号を含む上りフレ
   ームを作成して制御局へ送出し、制御局はこれを受信し
   てポーリング要求のある無線端末を知り、第１および第
   ２のフレーム内のポーリング制御信号の欄に当該無線端
   末の端末番号を書き込んで送出することにより当該無線
   端末にポーリングをかけ、それにより当該端末のみがデ
   ータを含む上りフレームを作成して制御局へ送出する、 ようにしたことを特徴とする無線パケット通信方法。