JP7428586B2 - 無線通信装置および無線通信システム - Google Patents
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Description
本実施形態の無線通信システムは複数の無線通信装置を含み、各無線通信装置は送信端末、中継端末、受信端末として機能することができる無線通信ネットワークを構成する。また、無線通信ネットワークには、上位中継無線通信装置が存在し、上記無線通信装置が上位中継無線通信装置として機能することができるが、上位中継無線通信装置は通信データの送信要求が発生しない場合もある。無線通信ネットワークは、データの発生頻度が高く、ノード数が多い場合があるので、データ通信は高速通信を実現できるミリ波を使用する。また、無線通信ネットワークは、ルート探索にはマイクロ波およびミリ波を利用する。なお、本明細書では、無線通信装置をノードと称する場合がある。
図1~図5を参照して本実施形態に係る無線通信システム1000の動作例について説明する。
図2は、通信データを送信する送信元ノードの動作例を示すフローチャートである。
図3は、セントラルノードの動作例を示すフローチャートである。セントラルノードは、通常は通信データの受信待ち状態である。
図4は、宛先ノードおよび中継ノードの動作例を示すフローチャートである。宛先ノードおよび中継ノードは、通常は通信データの受信待ち状態である。
図5は、RREQ500の一例を示す模式図である。RREQ500には、RREQを送信する送信元ノードの識別情報を格納する送信元ノード情報501、および、RREQの最終的な宛先である宛先ノードの識別情報を格納する宛先ノード情報502が含まれる。さらに、RREQ500がミリ波で送受信される場合には、RREQ500には、RREQ500を中継した中継ノードの識別情報を格納する中継ノード情報503、504、505が含まれる。また、RREQ500がマイクロ波で送受信される場合には、中継ノード情報にセントラルノードの識別情報が格納される。
以上の実施形態の説明では、通信データを送受信する前にマイクロ波によるRREQを送受信しているが、通信データを送受信する前にミリ波によるRREQを送受信し、ミリ波によるルート探索の返信に、マイクロ波によるRREPを送受信することも可能である。上記構成による無線通信システムの動作例を、図1を参照して以下に説明する。
以上の変形例1の説明では、セントラルノードであるノード100bがソースノードであるノード100sにRREQをマイクロ波で送信した後に、ノード100dまでのルート探索を実行している。しかし、セントラルノードであるノード100bがノード100dまでのルート探索を完了した後に、以下の処理を実行することも可能である。すなわち、ノード100bがルート探索を完了した後に、ソースノードであるノード100sからノード100dまでの経路情報に関する情報を含むRREPをノード100bがノード100sにマイクロ波で送信する構成とすることも可能である。
上記実施形態における説明では、各ノードがミリ波で実行するルート探索において、アンテナの指向性を指定していないが、上記実施形態のいずれにおいても、アンテナが無指向性であっても、アンテナが指向性であってもよい。すなわち、ノードのアンテナが無指向性である場合には、RREQをミリ波でブロードキャストしたノードの周辺のノードが当該RREQを受信する。ノードのアンテナが指向性である場合には、アンテナの指向性を少なくとも2方向以上に切り替えて、同一のRREQを各方向にミリ波でブロードキャストする。
上記実施形態における説明では、自動車内の設置された無線通信システム1000によって構築されるネットワークを一例として説明している。しかし、実施形態は自動車内に限定されるものではなく、列車、飛行機、船舶等の移動体の内部、家屋、工場等の構造物の内部などに構築されたメッシュネットワーク全般に適用することが可能である。
以上の実施形態の説明では、通信データとして特定のデータについて説明していないが、アプリケーションについては限定されるわけではない。例えば、通信データは移動体の状況を検知するセンサーの情報、移動体を制御する情報、移動体に搭載された電子機器の情報等の情報である場合がある。センサーには、ドアの開閉検知センサー、シートベルトのセンサー、エンジンの回転センサー、車両の速度センサー、ブレーキやアクセルのセンサー等の各種のセンサーが一例として挙げられる。また、電子機器には、ナビゲーション機器、ラジオやテレビ等のエンタテイメント機器が一例として挙げられる。
以上の実施形態の説明では、図1に示すように無線通信ネットワーク1および無線通信ネットワーク2の二つの無線通信ネットワークで説明しているが、分割される無線通信ネットワークの数は二つに限定されるわけではない。例えば、無線通信システム1000に存在する無線通信装置100の数以下の無線通信ネットワークが形成されてもよい。
DSR、AODV、RPL等において使用される、従来の一般的なダイナミックルーティングの典型的な手順を比較例として図9を参照して以下に説明する。以下の説明では、ノード200sからノード200dへデータ通信を実行する場合について説明する。図9においては、無線通信ネットワークは無線通信ネットワーク3の一つによって構成されている。
ノード200sは、経路情報を基に、送信元情報にノード200sの識別情報、宛先ノード情報にノード200dの識別情報、中継ノード情報にノード200aの識別情報を記録し、通信データを含む通信データパケットを生成する。ノード200sは、経路情報を基に、当該通信データパケットをノード200aにミリ波で送信する。
上述の機能を実現するための無線通信装置100(上述したように単にノードと称する場合がある)の主な機能の一例について図6のブロック図を参照して説明する。無線通信装置100は、通信データの送信元無線通信装置、通信データの宛先無線通信装置、通信データの中継無線通信装置、通信データの上位中継無線通信装置として機能する場合もある。
通信データの送信元無線通信装置をソースノード、通信データの宛先無線通信装置をディスティネーションノードまたは宛先ノードと称する場合もある。
上述したように、セントラルノードは、図6に示される無線通信装置100によって実現することも可能である。しかし、セントラルノードは、無線通信システム1000内の見通しのよい、通信環境が良好な位置に配置される必要があることから、無線通信装置100以外の外部機器からのデータ情報を出力する必要がない場合がある。そのような場合のセントラルノードの構成の一例を図7に示す。図7のセントラルノードのブロック図は、図6の無線通信装置100がソースノードとして機能する場合に特徴がある機能ブロックを削除した構成を示すものである。
111 マイクロ波受信部
112 マイクロ波送信部
121 ミリ波受信部
122 ミリ波送信部
144 最短経路抽出部
150 記憶部
1000 無線通信システム
Claims (10)
- ミリ波を使用してミリ波ルート探索パケットの送受信が可能であり、マイクロ波を使用してマイクロ波ルート探索パケットの送受信が可能であり、ミリ波を使用して通信データの送受信が可能な無線通信装置であって、前記無線通信装置が前記通信データの送信元無線通信装置として機能する場合には、
前記通信データの宛先である宛先無線通信装置の識別情報を宛先ノード情報として格納し、前記送信元無線通信装置の識別情報を送信元ノード情報として格納し、上位中継無線通信装置の識別情報を中継ノード情報として格納したマイクロ波ルート探索パケットをマイクロ波で送信するマイクロ波送信部と、
前記上位中継無線通信装置の識別情報が送信元ノード情報として格納され、前記送信元無線通信装置の識別情報が宛先ノード情報として格納されたミリ波ルート探索パケットをミリ波で受信するミリ波受信部と、
前記ミリ波ルート探索パケットの中でミリ波ルート探索パケット情報から取得できるルート情報が最短のミリ波ルート探索パケットを抽出する最短経路抽出部と、
前記宛先無線通信装置の識別情報を宛先ノード情報として格納し、前記送信元無線通信装置の識別情報を送信元ノード情報として格納し、最短のルート情報を含む前記ミリ波ルート探索パケットを前記送信元無線通信装置に最後に送信した無線通信装置の識別情報を中継ノード情報として格納した、前記通信データを含む通信パケットを、前記最後に送信した無線通信装置にミリ波で送信するミリ波送信部と、を含み、
前記ミリ波受信部が前記ミリ波ルート探索パケットを受信した場合に前記ミリ波ルート探索パケットに対する応答パケットを送信しない無線通信装置。 - ミリ波を使用してミリ波ルート探索パケットの送受信が可能であり、マイクロ波を使用してマイクロ波ルート探索パケットの送受信が可能であり、ミリ波を使用して通信データの送受信が可能な無線通信装置であって、前記無線通信装置が上位中継無線通信装置として機能する場合には、
前記マイクロ波ルート探索パケットをマイクロ波で受信するマイクロ波受信部と、
受信した前記マイクロ波ルート探索パケットの中継ノード情報が自ノードに該当する場合には、宛先ノード情報として前記マイクロ波ルート探索パケットの送信元ノードの識別情報を格納し、送信元ノード情報として自ノードの識別情報を格納し、中継ノード情報は無しとした前記ミリ波ルート探索パケットをミリ波でブロードキャストするミリ波送信部と、
ミリ波ルート探索パケットをミリ波で受信するミリ波受信部を含み、受信した前記ミリ波ルート探索パケットの宛先ノード情報が自ノードである場合には、前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報、および、中継ノード情報が格納されている場合には当該中継ノード情報をルート情報として記憶部に記憶し、受信した前記ミリ波ルート探索パケットに対する応答パケットを送信せず、受信した前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報が自ノードである場合には、受信したミリ波ルート探索パケットを無視し、
前記ミリ波受信部で受信された通信データの宛先ノード情報が自ノードではない場合には、前記記憶部に記憶されているルート情報の宛先ノード情報から、前記通信データの宛先ノード情報と同一の宛先ノード情報を有するルート情報を抽出し、前記ミリ波送信部が前記ルート情報に従って、前記通信データを送信する無線通信装置。 - 前記無線通信装置が前記通信データの宛先無線通信装置として機能する場合には、
前記マイクロ波ルート探索パケットを受信するマイクロ波受信部と、
前記マイクロ波ルート探索パケットの宛先ノード情報が自ノードに該当する場合には、宛先ノード情報として上位中継無線通信装置の識別情報を格納し、送信元ノード情報として自ノードの識別情報を格納し、中継ノード情報は無しとしたミリ波ルート探索パケットをミリ波でブロードキャストするミリ波送信部と、
ミリ波受信部と、を含み、前記ミリ波受信部で受信した前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報が自ノードである場合には、受信したミリ波ルート探索パケットを無視し、前記ミリ波受信部で受信した前記通信データの宛先ノード情報が自ノードである場合には、前記通信データの受信処理を実行する請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記無線通信装置が前記通信データの中継無線通信装置として機能する場合には、
前記ミリ波ルート探索パケットを受信するミリ波受信部を含み、受信した前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報および宛先ノード情報が同一の他のミリ波ルート探索パケットを受信している場合には、前記受信したミリ波ルート探索パケットを破棄し、
受信した前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報および宛先ノード情報が同一の他のミリ波ルート探索パケットを受信していない場合であって、受信したミリ波ルート探索パケットの宛先ノード情報が自ノードではない場合には、中継ノード情報に自ノードの識別情報を格納した前記ミリ波ルート探索パケットをブロードキャストするミリ波送信部と、
前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報、および、中継ノード情報が格納されている場合には当該中継ノード情報をルート情報として記憶する記憶部と、
前記マイクロ波ルート探索パケットをマイクロ波で受信するマイクロ波受信部を含み、受信した前記マイクロ波ルート探索パケットの宛先ノード情報が自ノードではない場合であって、自ノードが上位中継無線通信装置でもない場合には、マイクロ波ルート探索パケットを破棄し、前記ミリ波受信部が前記通信データをミリ波で受信した場合に、前記ミリ波送信部は、前記ルート情報に従って、前記通信データをミリ波で送信する請求項1または3に記載の無線通信装置。 - 通信データの送信元無線通信装置として機能する請求項1に記載の無線通信装置と、
前記通信データの上位中継無線通信装置として機能する請求項2に記載の無線通信装置と、
前記通信データの宛先無線通信装置として機能する請求項3に記載の無線通信装置と、
前記通信データの中継無線通信装置として機能する請求項4に記載の無線通信装置と、を含む無線通信システム。 - ミリ波を使用してミリ波ルート探索パケットの送受信が可能であり、マイクロ波を使用してマイクロ波ルート探索結果パケットの送受信が可能であり、ミリ波を使用して通信データの送受信が可能な無線通信装置であって、前記無線通信装置が前記通信データの送信元無線通信装置として機能する場合には、
前記通信データをミリ波で送信する前に、前記通信データの宛先無線通信装置の識別情報を宛先ノード情報として格納し、前記送信元無線通信装置の識別情報を送信元ノード情報として格納したミリ波ルート探索パケットをミリ波でブロードキャストするミリ波送信部と、
前記通信データの送信元無線通信装置から上位中継無線通信装置までの第1のルート情報を格納したマイクロ波ルート探索結果パケットを前記上位中継無線通信装置から受信するマイクロ波受信部と、
前記上位中継無線通信装置から前記第1のルート情報を格納したマイクロ波ルート探索パケットを受信した後に、前記第1のルート情報にしたがって、前記第1のルート情報を含む通信データをミリ波で送信するミリ波送信部と、を含む無線通信装置。 - ミリ波を使用してミリ波ルート探索パケットの送受信が可能であり、マイクロ波を使用してマイクロ波ルート探索結果パケットの送受信が可能であり、ミリ波を使用して通信データの送受信が可能な無線通信装置であって、前記無線通信装置が上位中継無線通信装置として機能する場合には、
前記通信データの送信元無線通信装置から前記上位中継無線通信装置までのルートを抽出可能な第1のルート情報を含むミリ波ルート探索パケットを受信するミリ波受信部と、
前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報を宛先ノード情報とし、自ノードの識別情報を送信元ノード情報とし、前記ミリ波ルート探索パケットの前記第1のルート情報を含むマイクロ波ルート探索結果パケットを送信するマイクロ波送信部と、
前記ミリ波ルート探索パケットを受信した場合に、受信した前記ミリ波ルート探索パケットの中継ノード情報に自ノードの識別情報を追加して格納した前記ミリ波ルート探索パケットをブロードキャストするミリ波送信部と、
前記送信元無線通信装置から前記通信データの宛先無線通信装置までのルートを抽出可能な第2のルート情報を含むマイクロ波ルート探索結果パケットを受信するマイクロ波受信部と、
前記第1のルート情報を含む前記通信データを受信した場合には、前記第2のルート情報にしたがって、自ノードの次のノードに前記第1のルート情報の代わりに前記第2のルート情報を含めた前記通信データをミリ波で送信するミリ波送信部と、を含む無線通信装置。 - 前記無線通信装置が前記通信データの宛先無線通信装置として機能する場合には、
前記通信データの前記送信元無線通信装置から前記宛先無線通信装置までのルートを抽出可能な第2のルート情報を含むミリ波ルート探索パケットを受信するミリ波受信部と、
前記宛先無線通信装置の識別情報を送信元ノード情報とし、上位中継無線通信装置の識別情報を宛先ノード情報とし、受信した前記ミリ波ルート探索パケットの前記第2のルート情報を含むマイクロ波ルート探索結果パケットを送信するマイクロ波送信部と、
前記ミリ波受信部で受信した前記通信データの宛先ノード情報が自ノードである場合には、前記通信データの受信処理を実行する請求項6に記載の無線通信装置。 - 前記無線通信装置が前記通信データの中継無線通信装置として機能する場合には、
前記ミリ波ルート探索パケットを受信するミリ波受信部を含み、受信した前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報および宛先ノード情報が同一の他のミリ波ルート探索パケットを受信している場合には、前記受信したミリ波ルート探索パケットを破棄し、
受信した前記ミリ波ルート探索パケットの送信元ノード情報および宛先ノード情報が同一の他のミリ波ルート探索パケットを受信していない場合であって、受信したミリ波ルート探索パケットの宛先ノード情報が自ノードではない場合には、中継ノード情報に自ノードの識別情報を格納し、前記ミリ波ルート探索パケットをブロードキャストするミリ波送信部と、
前記マイクロ波ルート探索結果パケットをマイクロ波で受信するマイクロ波受信部を含み、受信した前記マイクロ波ルート探索結果パケットの宛先ノード情報が自ノードではない場合には、前記マイクロ波ルート探索結果パケットを破棄し、前記ミリ波受信部が前記通信データをミリ波で受信した場合に、前記ミリ波送信部は、前記通信データに含まれる前記第1のルート情報または第2のルート情報に従って、前記通信データをミリ波で送信する請求項6または8に記載の無線通信装置。 - 通信データの送信元無線通信装置として機能する請求項6に記載の無線通信装置と、
前記通信データの上位中継無線通信装置として機能する請求項7に記載の無線通信装置と、
前記通信データの宛先無線通信装置として機能する請求項8に記載の無線通信装置と、
前記通信データの中継無線通信装置として機能する請求項9に記載の無線通信装置と、を含む無線通信システム。
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