WO2023084607A1 - 無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置 - Google Patents

無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023084607A1
WO2023084607A1 PCT/JP2021/041206 JP2021041206W WO2023084607A1 WO 2023084607 A1 WO2023084607 A1 WO 2023084607A1 JP 2021041206 W JP2021041206 W JP 2021041206W WO 2023084607 A1 WO2023084607 A1 WO 2023084607A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
link
wireless communication
time
transmission time
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/041206
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
笑子 篠原
裕介 淺井
芳孝 清水
純一 岩谷
知之 山田
泰司 鷹取
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to PCT/JP2021/041206 priority Critical patent/WO2023084607A1/ja
Priority to JP2023559236A priority patent/JPWO2023084607A1/ja
Publication of WO2023084607A1 publication Critical patent/WO2023084607A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/26—Cell enhancers or enhancement, e.g. for tunnels, building shadow
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • This disclosure relates to a wireless communication management method, a wireless communication management system, and a wireless communication management device, and in particular, a wireless communication management method, a wireless communication management system, and a wireless communication management suitable for increasing the efficiency of communication via a repeater. Regarding the device.
  • a known wireless communication configuration is one in which a repeater is interposed between a wireless communication parent device AP (Access Point) and a child device STA (Station).
  • AP Access Point
  • STA Selection
  • the wireless path between the base AP and the repeater hereinafter referred to as the "first link”
  • the wireless path between the repeater and the slave STA hereinafter referred to as the "second link” data communication is performed on both sides. Therefore, it is necessary to avoid interference between the first link and the second link.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique of CSMA/CA (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance) as a technique for avoiding interference between multiple wireless communication devices placed adjacently.
  • CSMA/CA Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance
  • a device that wants to transmit data performs carrier sense and transmits a data frame when it determines that there is no interfering wave around it.
  • a device that detects a radio signal transmitted from another device stops radio transmission. Therefore, each device can transmit its own wireless signal while avoiding collision with the detected wireless signal.
  • Non-Patent Document 2 discloses a technique that imposes a constraint on individual devices that the transmission time per hour (3600 seconds) is 360 seconds (10% of one hour) with respect to the use of the 920 MHz band. ing. According to such a technique, it is possible to prevent imbalance in communication traffic as a whole caused by unbalanced allocation of transmission time to only some devices.
  • IEEE Std 802.11ah TM-2016 IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amend ment 2 : Sub 1 GHz License Exempt Operation, IEEE Computer Society, 7 December 2016 ARIB STD-T108 Version 1.4, "920MHz band telemeter, telecontrol and data transmission radio equipment standards", April 23, 2021
  • a situation may arise in which the radio signal emitted from the parent AP reaches the repeater but does not reach the slave STA.
  • a situation may occur in which a radio signal emitted from the slave station STA reaches the relay station but does not reach the parent station AP.
  • the slave STA cannot detect the signal. Further, even if a wireless signal is transmitted from the slave station STA to the relay station, the master station AP cannot detect the signal.
  • the so-called hidden terminal problem occurs, and near the repeater, the wireless signal from the parent AP and the wireless signal from the slave STA collide. For this reason, when using a configuration in which a repeater is interposed between the base AP and the slave STA, the conventional CSMA/CA method is likely to result in a situation in which the transmission time cannot be used efficiently.
  • packet loss will occur in the repeater. For example, if the repeater is placed in an environment where it is difficult to obtain access rights to the parent AP, if data from the slave STA is continuously uploaded to the repeater, the amount of data accumulated in the repeater will reach its upper limit. Packet loss occurs after reaching In addition, under rules that impose transmission time limits on individual devices, after the transmission time of the repeater reaches the upper limit, data will continue to be provided from the slave unit STA to the repeater. Packet loss occurs. In this case as well, the efficiency of wireless communication deteriorates as a whole.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and a first object thereof is to provide a wireless communication management method capable of continuing efficient wireless communication in a wireless communication configuration using a repeater.
  • a second object of the present disclosure is to provide a wireless communication management system capable of continuing efficient wireless communication in a wireless communication configuration using a repeater.
  • a third object of the present disclosure is to provide a wireless communication management apparatus capable of continuing efficient wireless communication in a wireless communication configuration using a repeater.
  • the first aspect has a first link of wireless communication between the repeater and the parent device, and a second link of wireless communication between the repeater and the child device.
  • a wireless communication management method for managing wireless communication in a network comprising: setting a first transmission time to allow transmission on the first link based on a first transmission volume to be communicated on the first link; setting a second transmission time to allow transmission on the second link based on a second transmission volume to be communicated over the second link; An entire transmission period is determined based on the first transmission time and the second transmission time, and a first transmission period corresponding to the first transmission time so as not to overlap each other in the entire transmission period.
  • a wireless device included in the network such that wireless transmissions to be conducted on the first link are limited to the first transmission period and wireless communications to be conducted on the second link are limited to the second transmission period.
  • a step of controlling should be included.
  • a second aspect is a wireless communication management including a network having a first link of wireless communication between a repeater and a master and a second link of wireless communication between a repeater and a slave.
  • a system By at least one or both of the repeater and the parent device, a process of setting a first transmission time to allow transmission on the first link based on the first transmission volume to be communicated on the first link; a process of setting a second transmission time to allow transmission on the second link based on a second transmission volume to be communicated on the second link; An entire transmission period is determined based on the first transmission time and the second transmission time, and a first transmission period corresponding to the first transmission time so as not to overlap each other in the entire transmission period.
  • a wireless device included in the network such that wireless transmissions to be conducted on the first link are limited to the first transmission period and wireless communications to be conducted on the second link are limited to the second transmission period.
  • a process for controlling the should be configured to run.
  • a third aspect manages wireless communication in a network having a first wireless communication link between a repeater and a master device and a second wireless communication link between a repeater and a slave device.
  • a wireless communication management device for a process of setting a first transmission time to allow transmission on the first link based on the first transmission volume to be communicated on the first link; a process of setting a second transmission time to allow transmission on the second link based on a second transmission volume to be communicated on the second link;
  • An entire transmission period is determined based on the first transmission time and the second transmission time, and a first transmission period corresponding to the first transmission time so as not to overlap each other in the entire transmission period.
  • a wireless device included in the network such that wireless transmissions to be conducted on the first link are limited to the first transmission period and wireless communications to be conducted on the second link are limited to the second transmission period.
  • a process for controlling the should be configured to run
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a network including a wireless communication management system according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of a first access point AP1 included in the wireless communication management system according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a second slave unit STA2 included in the wireless communication management system according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram for explaining frame collisions that occur when using the CSMA/CA method
  • FIG. 2 is a diagram for explaining packet loss caused by imbalance in data transmission volume
  • FIG. 1 is a diagram for explaining features of a wireless communication management system according to Embodiment 1 of the present disclosure
  • FIG. 1 shows an example of a network including a wireless communication management system according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • the system shown in FIG. 1 includes a first parent device (first AP) 10 .
  • the first AP 10 functions as a root AP that communicates with a higher-level communication system via a communication path (not shown).
  • a first handset (first STA) and repeater 12 is communicably connected to the first AP 10 via a wireless section.
  • the first child device/relay device 12 has a function of a child device for enabling wireless communication with the first AP 10 and a function of a relay device.
  • first STA 12 the first handset/relay device 12 will be referred to as "first STA 12" for convenience.
  • a second parent device (second AP) 14 is connected to the first STA 12 .
  • the first STA 12 and the second AP 14 may be physically separate devices. In this case, both shall be connected by wire. Also, the first STA 12 and the second AP 14 may be an integrated device. In this case, both shall be connected by an internal connection.
  • the first STA 12 can relay data issued from the first AP 10 to the second AP 14 and can also relay data issued from the second AP 14 to the first AP 10 .
  • a second handset (second STA) 16 is communicably connected to the second AP 14 via a wireless section. That is, in the wireless communication management system shown in FIG. 1, wireless links are formed between the first AP 10 and the first STA 12 and between the second AP 14 and the second STA 16, respectively.
  • first link 18 the former will be referred to as “first link 18” and the latter will be referred to as "second link 20".
  • FIG. 2 shows a block diagram for explaining the configuration of the first AP 10.
  • the first AP 10 has a control section 22 .
  • the control unit 22 includes an arithmetic processing unit and memory (not shown). The functions of the control unit 22 are realized by the arithmetic processing unit executing processing according to programs stored in the memory.
  • the first AP 10 also includes a transmitter 24 and a receiver 26 .
  • the transmitting section 24 and the receiving section 26 transmit and receive data frames according to commands from the control section 22 .
  • the transmitter 24 has a function to enable wired transmission 28 and wireless transmission 30 .
  • the receiver 26 has a function to enable wired reception 32 and wireless reception 34 .
  • wireless transmission 30 and reception 34 of them are performed by the first link 18 .
  • Both the first STA 12 and the second AP 14 have the same hardware configuration as the first AP 10 shown in FIG.
  • the first STA 12 implements communication for relaying through wired transmission/reception functions (corresponding to 28 and 32), and implements communication with the first AP 10 through wireless transmission/reception functions (corresponding to 30 and 34). do.
  • the second AP 14 realizes communication for relaying by means of wired transmission/reception functions (corresponding to 28, 32), and communicates with the second STA 16 by means of wireless transmission/reception functions (corresponding to 30, 34).
  • FIG. 3 shows a block diagram for explaining the configuration of the second STA 16.
  • the second STA 16 comprises a control section 36 , a transmission section 38 and a reception section 40 . These have substantially the same functions as the elements shown in FIG. 2, except that the transmitter section 38 and receiver section 40 have only the functions of wireless transmission 42 and reception 44 .
  • the second STA 16 facilitates communication over the second link 20 through their wireless transmit 42 and receive 44 capabilities.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining problems that occur when the CSMA/CA method is applied to the network shown in FIG.
  • a device that wants to transmit data wirelessly performs carrier sense, that is, confirms that no wireless signal is being emitted from another device, and when that confirmation is obtained, the data frame is transmitted. to send out.
  • the first STA 12 and the second AP 14 are arranged at substantially the same position or arranged in the same housing.
  • the wireless signal emitted by the first AP 10 may not be detected by the second STA 16 .
  • a radio signal emitted by the second STA 16 may not be detected by the first AP 10 .
  • the first AP 10 and the second STA 16 may become "hidden terminals" invisible to the other.
  • the series of events starting at time t1 shows how data frames collide after time t2 due to the fact that the first AP 10 and the second STA 16 are hidden terminals.
  • a series of events beginning at time t3 shows how the second AP 14 is affected by frame collision due to the simultaneous start of uploading data frames by the first STA 12 and the second STA 16 .
  • the first STA 12 and the second AP 14 began transmitting data frames simultaneously, and both the receiving first AP 10 and the second STA 16 were affected by data collision. It shows how it is.
  • each terminal accesses the channel based on the results of carrier sensing regardless of each other's transmission status, so frame collisions such as those described above can occur. Even if the channels are divided between the first STA 12 and the second AP 14, which are in charge of relaying, if the channels are adjacent to each other, the frame error rate will be extremely high due to mutual leakage power. For this reason, it is difficult to achieve efficient communication by the CSMA/CA method in the network assumed by this embodiment.
  • FIG. 5 illustrates how packet loss occurs due to imbalance in the amount of data transmission.
  • the first STA 12 may be placed in an environment in which it is difficult to obtain access rights to the first AP 10 . It is also assumed that this network will be used in an environment where individual terminals are subject to transmission time restrictions, such as the 920 MHz band in Japan.
  • data is uploaded from the second STA 16 to the second AP 14 at time t1. Furthermore, data uploaded to the second AP 14 is provided to the first STA 12 through a wired or internal connection path. Since the data delivery is successful, the second AP 14 generates an Ack signal. Then, the second STA 16 recognizes the success of the data transmission from the Ack signal, and thereafter similarly requests data upload at times t3, t4, and t5.
  • the first STA 12 has acquired the right to access the first AP 10 and has transferred the received data, but has not successfully transferred the received data since then.
  • Such a situation may well occur when the first STA 12 is placed in an environment where it is difficult to obtain the access right of the first AP 10 .
  • the time that each terminal can transmit data is limited to 360 seconds per hour (3600 seconds). Then, if the first STA 12 uses up the time of 360 seconds for the transmission at time t2, data will continue to be provided to the first STA 12 after time t3. Since the packet storage capacity of the first STA 12 is limited, if the situation shown in FIG. .
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining the outline of the communication rule adopted in this embodiment in order to solve the above problem.
  • allocation of transmission periods is determined for each of the first link 18 between the first AP 10 and the first STA 12 and the second link 20 between the second AP 14 and the second STA 16. . Transmission on each of the first link 18 and the second link 20 is then permitted only during the determined transmission period.
  • FIG. 6 shows an example in which times t1 to t2 and times t3 to t4 are determined as the transmission period of the first link 18, and times t2 to t3 are set as the transmission period of the second link 20.
  • Each transmission period is determined based on the number of packets that can be received, communication quality, and the like. Also, if there is a limit on the transmission time, each device performs transmission within the limit of the transmission time in each transmission period.
  • the transmission period of each link is determined by the first STA 12 having a relay function. Then, the TWT (Target Wake Time) technique, the RAW (Restricted Access Window) technique, or the like is used to actually restrict transmission. In addition, transmission outside the transmission period may be suppressed by using a function that suspends transmission from the module in a sleep mode or the like. However, except for cases where laws and regulations cannot be complied with when a plurality of terminals simultaneously transmit, beacon frames may be permitted to be transmitted outside the transmission period for synchronization or connection of new terminals.
  • TWT Target Wake Time
  • RAW Remote Access Window
  • the network of this embodiment can be used for IoT (Internet of Things) applications.
  • the first STA 12 and the second STA 16 are installed in electrical appliances and the like, and can upload data representing the state of the equipment to the first AP 10 and the second AP 14, respectively.
  • the first STA 12 and the second STA 16 can download, for example, update data from the first AP 10 and the second AP 14, respectively.
  • data uploaded from the second STA 16 to the second AP 14 is relayed by the first STA 12 and transmitted to the first AP 10 via the first link 18 .
  • Data downloaded by the second STA 16 is also provided from the first AP 10 via the relay of the first STA 12 .
  • the second link 20 only transmits data sent and received by the second STA 16
  • the first link 18 transmits data for both the first STA 12 and the second STA 16 . Therefore, it is desirable that the first link 18 uses a transmission rate as high as possible.
  • the first link 18 it is desirable to use, for example, a wide band (4 MHz band for IEEE.11ah).
  • a band that does not interfere with the second link such as the 1 MHz band that does not overlap with the 4 MHz band for IEEE. 11ah).
  • the first link 18 is given a bandwidth wider than the bandwidth of the second link 20 .
  • the transmission period of the first link 18 and the transmission period of the second link 20 are calculated based on the transmission rate considering their bandwidth.
  • FIG. 7 is a timing chart for explaining an example of transmission periods set by the system of this embodiment based on the transmission rate.
  • the transmission period is first set for the first STA 12 , that is, for the first link 18 .
  • the transmission period related to other terminals and parent devices is determined according to the transmission period of the first link 18 .
  • a packet received by the first STA 12 from the first AP 10 for relay becomes a transmission packet addressed to the second STA 16 as it is. Also, the packet received by the first STA 12 from the second STA 16 becomes a transmission packet addressed to the first AP 10 . Therefore, it is possible to balance transmission and reception by calculating the ratio of the time for transmitting a packet to the time for receiving a packet as the transmission period.
  • the minimum value, average value, or median value of their transmission rates is selected as a representative value, and the frame time length Ta2 is calculated based on that representative value.
  • those values are referenced.
  • Transmission period of first link 18 Ta1/(Ta1+Ta2)
  • Transmission period of second link 20 Ta2/(Ta1+Ta2) (2)
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining the flow of processing performed by the first STA 12 to set the transmission period using the method described above.
  • the first STA 12 first acquires the optimum transmission rate M1 for the first link 18 (step 100).
  • processing is performed to share the transmission period of the first link 18 and the transmission period of the second link 20 among devices belonging to the network (step 110).
  • wireless transmission by the first AP 10 and the first STA 12 is prohibited outside the transmission period of the first link 18 by an access control method conforming to the wireless system standards such as TWT and RAW described above, and , a process for prohibiting wireless transmission by the second AP 14 and the second STA 16 outside the transmission period of the second link 20 is executed.
  • the method of prohibiting wireless transmission is not limited to this.
  • the function may be realized by control from an upper layer, control by software that has been researched even though it is the firmware of the wireless device, or the like.
  • the first STA 12 in charge of relaying does not experience packet congestion, and the above-described problem of packet loss can be resolved.
  • FIG. 9 is a timing chart for explaining an example of the transmission period set by the system of this embodiment based on the transmission time limit.
  • packet congestion is likely to occur in the first STA 12 that performs relay processing. If a transmission time limit is imposed on the terminal at the relay point and the first STA 12 accepts relay traffic exceeding the limit, packet loss will occur at the first STA 12 . Therefore, in this embodiment, the number of packets Np that the first STA 12 receives is set according to the time limit.
  • the number of packets Np that can be received by the first STA 12 is calculated from the transmission time limit (for example, 360 seconds per hour), the transmission rate, and the retransmission rate. Then, the transmission time Tb1 required to transmit the number of packets Np is calculated. Specifically, Tb1 is calculated by adding the time required for one transmission based on the access frequency calculated from the surrounding OBSS (Overlapping Basic Service Set) to the time it takes to transmit wireless signals with the number of packets Np. do.
  • OBSS Local Basic Service Set
  • This transmission time Tb2 is calculated from the assumed transmission rate on the second link 20 (if there are multiple terminals, a representative rate such as the average rate for each terminal) and the number of surrounding OBSSs. It is calculated based on access frequency.
  • the transmission period in the entire period is set by the following formula.
  • Transmission period of first link 18 Tb1/(Tb1+Tb2)
  • Transmission period of second link 20 Tb2/(Tb1+Tb2) (4)
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the flow of processing performed by the first STA 12 to set the transmission period using the method described above.
  • the number of packets Np that can be received by the first STA 12 is calculated on the assumption that the packets will be transmitted via the first link 18 (step 120).
  • the transmission time Tb1 for the number of packets Np is calculated by the method described above (step 122).
  • step 124 the time Tb2 required for the second AP 14 to receive the above number of packets Np via the second link 20 is calculated (step 124). Subsequently, the overall period is set according to the above equations (3) and (4) (step 126).
  • processing is performed to share the transmission period of the first link 18 and the transmission period of the second link 20 between devices on the network (step 128).
  • wireless transmission by the first AP 10 and the first STA 12 is prohibited outside the transmission period of the first link 18, and wireless transmission by the second AP 14 and the second STA 16 is prohibited outside the transmission period of the second link 20.
  • Processing is executed to prohibit transmission.
  • the process of step 128 is realized by access control such as TWT and RAW, control from the upper layer, control by software installed in firmware, and the like, as in the case of step 110 described above.
  • the first STA 12 in charge of relaying is not congested with packets, and it is possible to prevent packet loss from occurring in the first STA 12 .
  • the radio signal transmitted over the first link 18 and the radio signal to be transmitted over the second link 20 are redundantly transmitted. You can avoid being caught. Therefore, the data frame collision described with reference to FIG. 4 or 5 can also be appropriately avoided by the process shown in FIG.
  • the transmission rate of the second AP 14 that relays the transmission may be low even if the transmission of the first AP 10 is within the time limit in which radio signals can be transmitted, or Interference from the OBSS may prevent the second AP 14 from transmitting sufficient packets.
  • a balance can be considered for the purpose of limiting the transmission period of the first link 18 .
  • the number Np2 of packets that can be transmitted on the second link 20 may be calculated first, and the transmission period of each link may be set based on this Np2.
  • the first STA 12 which has a relay function, is caused to calculate the transmission period of each link and notify the result in the network.
  • the device that executes that process is not limited to the first STA 12 .
  • the above processing may be executed by the first AP 10 .
  • FIG. 11 shows an example of a network including a wireless communication management system according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • elements corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by common reference numerals, and their explanations are omitted or simplified.
  • a plurality of tree structures are formed below the first AP 10. Specifically, in addition to a plurality of second STAs 16 directly establishing communication with the first AP 10, a first tree 46 and a second tree 48 are connected.
  • the first tree 46 and the second tree 48 each have a first STA 12 that has a relay function and a second STA 16 that communicates with the first AP 10 via the first STA 12 .
  • the first link 18 and the second link 20, which are wireless communication paths, are formed in the first tree 46 and the second tree 48, respectively.
  • FIG. 12 is a timing chart for explaining the outline of the communication rule adopted in this embodiment. More specifically, the upper part of FIG. 12 shows the transmission period of the first link 18 (hatched period) and the transmission period of the second link 20 (outlined period) set for the first tree 46 . The lower part of FIG. 12 shows the transmission period of the first link 18 (hatched period) and the transmission period of the second link 20 (outlined period) set for the second tree 48 .
  • the transmission period of the first tree 46 and the transmission period of the second tree 48 are set in the same manner as in the first embodiment. Therefore, in any tree, the transmission period of the first link 18 and the transmission period of the second link 20 are set so as not to overlap in each tree. Also, the transmission periods are set so as to maintain a balance so as not to cause congestion of packets at relay points.
  • the transmission period of the first link 18 in one tree configuration is equal to the transmission period of the first link 18 in another tree configuration. If it overlaps with the period, frame collision is likely to occur. For this reason, in the present embodiment, wireless LAN repeaters are synchronized with each other, and information on the transmission cycle in each tree structure is exchanged between them. Then, each tree repeater (first STA 12) is made to select its own transmission cycle so that the transmission cycle does not overlap with that of the surrounding repeaters (first STA 12).
  • Synchronization between repeaters can be achieved by the Time Sync method.
  • a method of indicating a transmission cycle by calculating a relative time from the Time Stamp in the frame of each wireless LAN may be adopted.
  • timing control may be performed based on TBTT (Target Beacon Transfer Time) so that the first AP 10 does not become an exposed terminal. Further, it is possible to suppress frame collisions by disseminating each transmission period within the network.
  • FIG. 13 is a flow chart for explaining the flow of processing executed by the first STAs 12 arranged in each tree in order to realize the above functions. According to the routine shown in FIG. 13, the first STA 12 first acquires information on the transmission period or transmission cycle set in another tree (step 130).
  • processing is performed to minimize overlap of transmission periods (step 132). If multiple trees set the transmission periods of the first link 18 and the second link 20 for optimization in each tree, there will be some degree of overlap in transmission periods between adjacent trees. In this case, for a plurality of trees, the transmission cycle of itself is set relative to the transmission cycles of the other trees so that the overlap of the transmission periods between the first links 18 and the overlap of the transmission periods between the second links 20 are minimized. It is determined.
  • a process for sharing the set transmission cycle among the devices in the network is executed (step 134).
  • each device performs transmission processing according to the transmission cycle and transmission period set for each tree. This minimizes collisions between multiple tree configurations and provides efficient communication throughout the network.
  • first base unit first AP
  • second base unit second AP
  • second handset second STA
  • first link 20 second link 22
  • controller 24, 38 transmitter 26, 40 receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

中継機として機能する第一STAと、親機として機能する第一APとの間に無線通信の第一リンクを有し、子機として機能する第二STAと第一STAとの間に無線通信の第二リンクを有するネットワークの無線通信を管理する。第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定する。第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定する。第一送信時間と第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、第一送信期間と第二送信期間を定める。第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、ネットワーク内の無線機器を制御する。

Description

無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置
　この開示は、無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置に係り、特に、中継機を経由する通信の効率を高めるうえで好適な無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置に関する。
　無線通信の構成としては、無線通信の親機AP（Access Point）と子機STA（Station）との間に中継機を介在させるものが知られている。このような構成においては、親機APと中継機との間の無線経路（以下、「第一リンク」とする）と、中継機と子機STAとの間の無線経路（以下、「第二リンク」とする）の双方でデータ通信が行われる。このため、第一リンクと第二リンクとの間での干渉を避けることが必要となる。
　下記非特許文献１には、隣接して配置される複数の無線通信装置の間での干渉を避ける技術として、CSMA/CA（Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance）の手法が開示されている。CSMA/CAの手法では、データの送信を欲する装置が、キャリアセンスを実施して周囲に干渉波が存在しないと判断した場合にデータフレームを送信する。この手法によれば、他の装置から送出された無線信号を検知した装置は、無線送出を停止する。このため、個々の装置は、検知した無線信号との衝突を避けて自己の無線信号を送出することができる。
　また、無線通信の規格としては、個々の装置に送信時間の制約を課するものが知られている。例えば、下記非特許文献２には、９２０MHz帯の利用に関して、１時間（３６００秒）当たりの送信時間を３６０秒（１時間の１０％）とする制約を個々の装置に課する技術が開示されている。このような技術によれば、一部の装置だけに不均衡に送信時間が割り振られて、全体として通信量の不均衡が生ずるのを抑制することができる。
IEEE Std 802.11ah TM-2016 (IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 2: Sub 1 GHz License Exempt Operation, IEEE Computer Society, 7 December 2016 ARIB STD-T108 1.4版, 「920MHz帯テレメータ用、テレコントロール用およびデータ伝送用無線設備　標準規格」, 2021年4月23日
　親機APと子機STAとの間に中継機が介在する構成では、親機APから発せられた無線信号が中継機には届くが子機STAには届かないという事態が生じ得る。同様に、子機STAから発せられた無線信号が中継機には届くが親機APには届かないという事態が生じ得る。
　このような環境下では、親機APから中継機に向けて無線信号が発せられていても、子機STAはその信号を検知することができない。また、子機STAから中継機に向けて無線信号が発せられていても、親機APはその信号を検知することができない。
　その結果、所謂隠れ端末問題が生じ、中継機の周辺では、親機APからの無線信号と子機STAから無線信号との衝突が起きる。このため、親機APと子機STAとの間に中継機を介在させる構成を用いる場合、従来のCSMA/CAの手法では、送信時間を効率的に利用することができない事態が生じ易い。
　また、中継機を用いる構成では、子機STAから中継機に提供されるデータ量が、中継機から親機APに送られるデータ量よりも多くなってしまえば、中継機においてパケットロスが生ずる。例えば、中継機が親機APへのアクセス権を得難い環境に置かれているような場合に、子機STAからのデータが続々と中継機にアップロードされれば中継機のデータ蓄積量が上限に達した後にパケットロスが生ずる。また、個々の装置に送信時間の制限が課されるルールの下では、中継機の送信時間が上限に達した後は、子機STAから中継機にデータが提供され続けるだけの状態となり、はやりパケットロスが生ずる。この場合も、無線通信の効率が全体として悪化してしまう。
　本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、中継機を用いる無線通信の構成において、効率的な無線通信を継続させることのできる無線通信監理方法を提供することを第一の目的とする。
　また、本開示は、中継機を用いる無線通信の構成において、効率的な無線通信を継続することのできる無線通信監理システムを提供することを第二の目的とする。
　また、本開示は、中継機を用いる無線通信の構成において、効率的な無線通信を継続させることのできる無線通信監理装置を提供することを第３の目的とする。
　第一の態様は、上記の目的を達成するため、中継機と親機との間に無線通信の第一リンクを有し、中継機と子機との間に無線通信の第二リンクを有するネットワークの無線通信を管理するための無線通信監理方法であって、
　前記第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定するステップと、
　前記第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定するステップと、
　前記第一送信時間と前記第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、前記第一送信時間に対応する第一送信期間と、前記第二送信時間に対応する第二送信期間を定めるステップと、
　前記第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、前記第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、前記ネットワークに含まれる無線機器を制御するステップと、
　を含むことが望ましい。
　また、第二の態様は、中継機と親機との間に無線通信の第一リンクを有し、中継機と子機との間に無線通信の第二リンクを有するネットワークを含む無線通信監理システムであって、
　前記中継機および前記親機の少なくとも一方または双方により、
　前記第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定する処理と、
　前記第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定する処理と、
　前記第一送信時間と前記第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、前記第一送信時間に対応する第一送信期間と、前記第二送信時間に対応する第二送信期間を定める処理と、
　前記第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、前記第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、前記ネットワークに含まれる無線機器を制御する処理と、
　が実行されるように構成されていることが望ましい。
　また、第三の態様は、中継機と親機との間に無線通信の第一リンクを有し、中継機と子機との間に無線通信の第二リンクを有するネットワークの無線通信を管理する無線通信監理装置であって、
　前記第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定する処理と、
　前記第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定する処理と、
　前記第一送信時間と前記第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、前記第一送信時間に対応する第一送信期間と、前記第二送信時間に対応する第二送信期間を定める処理と、
　前記第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、前記第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、前記ネットワークに含まれる無線機器を制御する処理と、
　を実行するように構成されていることが望ましい。
　第一乃至第三の態様によれば、中継機を用いる無線通信の構成において、フレームの衝突を防止し、かつパケットロスの発生を防止することにより、効率的な無線通信を継続させることができる。
本開示の実施の形態１の無線通信監理システムを含むネットワークの一例を示す図である。 本開示の実施の形態１の無線通信監理システムに含まれる第一親機AP1の構成を説明するための図である。 本開示の実施の形態１の無線通信監理システムに含まれる第二子機STA2の構成を説明するための図である。 CSMA/CAの手法を用いた場合に生ずるフレーム衝突を説明するための図である。 データ伝送量の不均衡に起因して生ずるパケットロスを説明するための図である。 本開示の実施の形態１の無線通信監理システムの特徴を説明するための図である。 本開示の実施の形態１において第一リンクおよび第二リンクの最適な伝送レートに基づいて決定された送信期間の一例を説明するための図である。 本開示の実施の形態１において中継機が実施する第一の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 本開示の実施の形態１において送信期間の制限に基づいて決定された送信期間の一例を説明するための図である。 本開示の実施の形態１において中継機が実施する第二の処理の流れを説明するためのフローチャートである。 本開示の実施の形態２の無線通信監理システムを含むネットワークの一例を説明するための図である。 本開示の実施の形態２の無線通信システムの特徴を説明するための図である。 本開示の実施の形態２において中継機Repが実施する処理の流れを説明するためのフローチャートである。
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
　図１は、本開示の実施の形態１の無線通信監理システムを含むネットワークの一例を示す。図１に示すシステムは、第一親機（第一AP）１０を備えている。第一AP１０は、図示しない通信経路を介してより上位の通信システムと連通するルートAPとして機能する。
　第一AP１０には、無線区間を介して第一子機（第一STA）兼中継機１２が通信可能に接続されている。第一子機兼中継機１２には、第一AP１０との無線通信を可能にするための子機の機能と共に、中継機の機能が搭載されている。以下、第一子機兼中継機１２は、便宜上「第一STA１２」と称す。
　第一STA１２には、第二親機（第二AP）１４が接続されている。第一STA１２と第二AP１４とは、物理的に別個の装置であってもよい。この場合、両者は、有線により結線されるものとする。また、第一STA１２と第二AP１４は、一体化された装置であってもよい。この場合、両者は内部結線で結ばれるものとする。第一STA１２は、第一AP１０から第二AP１４に向けて発せられたデータを中継することができると共に、第二AP１４から第一AP１０に向けて発せられたデータを中継することができる。
　第二AP１４には、無線区間を介して第二子機（第二STA）１６が通信可能に接続されている。つまり、図１に示す無線通信監理システムでは、第一AP１０と第一STA１２との間、および第二AP１４と第二STA１６との間に、夫々無線によるリンクが形成される。以下、前者を「第一リンク１８」と称し、後者を「第二リンク２０」と称す。
　図２は、第一AP１０の構成を説明するためのブロック図を示す。図２に示すように、第一AP１０は、制御部２２を備えている。制御部２２は、図示しない演算処理ユニットおよびメモリを備えている。制御部２２の機能は、メモリに格納されているプログラムに沿った処理を演算処理ユニットが実行することにより実現される。
　第一AP１０は、また、送信部２４および受信部２６を備えている。送信部２４および受信部２６は、制御部２２の指令に従ってデータフレームの送出および受信を行う。送信部２４は、有線での送信２８および無線での送信３０を可能とするための機能を有している。同様に、受信部２６は、有線での受信３２および無線での受信３４を可能とするための機能を有している。本実施形態では、それらのうち無線での送信３０および受信３４が、第一リンク１８により行われる。
　第一STA１２および第二AP１４は、何れも、図２に示す第一AP１０と同様のハードウェア構成を有している。第一STA１２は、有線を介する送受信の機能（２８，３２に相当）により中継のための通信を実現し、無線を介する送受信の機能（３０，３４に相当）により第一AP１０との通信を実現する。また、第二AP１４は、有線を介する送受信の機能（２８，３２に相当）により中継のための通信を実現し、無線を介する送受信の機能（３０，３４に相当）により第二STA１６との通信を実現する。
　図３は、第二STA１６の構成を説明するためのブロック図を示す。第二STA１６は、制御部３６、送信部３８、および受信部４０を備えている。これらは、送信部３８および受信部４０が、無線による送信４２および受信４４の機能だけを有している点を除いて、図２に示す要素と実質的に同様の機能を有している。第二STA１６は、それら無線による送信４２および受信４４の機能により第二リンク２０を介する通信を実現する。
［実施の形態１の課題］
　図４は、CSMA/CAの手法を図１に示すネットワークに適用した場合に生ずる課題を説明するための図である。CSMA/CAの手法では、無線によるデータ送出を欲する装置が、キャリアセンスを実行し、つまり、他の装置から無線信号が発せられていないことを確認し、その確認が得られた場合にデータフレームを送出する。
　図１に示すネットワークでは、第一STA１２と第二AP１４とが、ほぼ同じ位置に配置され、或いは、同一の筐体内に配置されることが想定される。一方、第一AP１０は、第一リンク１８を介して第一STA１２と通信できれば十分であるから、第一AP１０が発する無線信号は、第二STA１６では検出されない事態が生じ得る。同様に、第二STA１６が発する無線信号は、第一AP１０では検出されない事態も生じ得る。このように、図１に示すネットワークでは、第一AP１０および第二STA１６が、夫々他方からは見えない「隠れ端末」となることがある。
　図４において、時刻t1に始まる一連の事象は、第一AP１０と第二STA１６とが隠れ端末であることにより、時刻t2以降にデータフレームの衝突が生じた様子を示している。また、時刻t3に始まる一連の事象は、第一STA１２と第二STA１６とがデータフレームのアップロードを同時に開始したことにより第二AP１４がフレーム衝突の影響を受けている様子を示している。更に、時刻t4に始まる一連の事象は、第一STA１２と第二AP１４とがデータフレームを同時に送信し始めたことにより、受信先の第一AP１０および第二STA１６の双方がデータ衝突の影響を受けている様子を示している。
　CSMA/CAの手法では、互いの送信状態に関わらず、各端末がキャリアセンスの結果に基づいてチャネルにアクセスするため、上記のようなフレーム衝突が生じ得る。中継を担当する第一STA１２と第二AP１４とでチャネルを分けたとしても、チャネルが隣接する場合は互いの漏洩電力によりフレームの誤り率は著しく高いものとなってしまう。このため、本実施形態が想定するネットワークでは、CSMA/CAの手法により効率的な通信を実現することが難しい。
　図５は、データ伝送量の不均衡に起因してパケットロスが生ずる様子を例示している。本実施形態のネットワークの構成では、第一STA１２が、第一AP１０へのアクセス権を獲得し難い環境に置かれることがあり得る。また、このネットワークは、例えば、日本国における９２０MHｚ帯のように、個々の端末に送信時間の制約が課される環境下で利用されることも想定される。
　図５に示す例では、時刻t1において、第二STA１６から第二AP１４にデータがアップロードされている。更に、第二AP１４にアップロードされたデータは、有線または内部結線の経路を通じて第一STA１２に提供されている。データの受け渡しが成功していることから、第二AP14ではAck信号が生成されている。そして、第二STA１６は、Ack信号によりデータ送信の成功を認識して、以後、同様にして時刻t3、t4、t5においてデータのアップロードを要求している。
　一方、第一STA１２は、時刻t2においては、第一AP１０へのアクセス権を取得して、受信したデータを転送しているが、以後、受信データの転送に成功していない。このような事態は、第一STA１２が第一AP１０のアクセス権を取得し難い環境に置かれている場合には十分に起こり得る。また、日本国の９２０MHｚ帯を例にすると、個々の端末がデータを送信できる時間は１時間（３６００sec）当たり３６０secに制限される。そして、時刻t2の送信で第一STA１２が、その３６０secの時間を使いきってしまえば、時刻t3以降、データが第一STA１２に提供される一方となる。第一STA１２のパケット蓄積能力には限りがあるため、図５に示すような状況が続くと、第二STA１６から発せられたパケットが、第一AP１０に到達することなく消えてしまうパケットロスが生ずる。
［実施の形態１の特徴］
　図６は、上記の課題を解決するために本実施形態において採用される通信ルールの概要を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態の技術では、第一AP１０と第一STA１２の間の第一リンク１８、および第二AP１４と第二STA１６の間の第二リンク２０の夫々に対して送信期間の割り当てが決定される。そして、第一リンク１８および第二リンク２０の夫々における送信は、決定された送信期間においてのみ許可される。
　図６は、時刻t1～t2および時刻t3～t4が第一リンク１８の送信期間に決定され、時刻t2～t3が第二リンク２０の送信期間に設定された例を示している。夫々の送信期間は、受信を許容できるパケット数や通信品質などに基づいて決定される。また、送信時間に制限がある場合は、夫々の送信期間において、各装置が送信時間の制限を超えない範囲で送信を行う。
　本実施形態において、各リンクの送信期間は、中継機能を有する第一STA１２が決定する。そして、TWT（Target Wake Time）の手法、或いはRAW（Restricted Access Window）の手法等を用いて実際の送信制限を行う。その他、スリープモードなどによりモジュールからの送信を一時停止する機能を用いて送信期間外での送信を抑制してもよい。但し、複数の端末が同時に送信すると法令が守れない場合などを除いて、ビーコンフレームなどは同期や新規端末接続のために送信期間外の送信を許可しても良い。
　本実施形態のネットワークは、IoT（Internet of Things）の用途で用いることができる。例えば、第一STA１２および第二STA１６は、電化製品等に搭載されて、機器の状態等を表すデータを、夫々第一AP１０および第二AP１４にアップロードすることができる。また、第一STA１２および第二STA１６は、例えばアップデート用のデータを第一AP１０および第二AP１４から夫々ダウンロードすることができる。
　本実施形態のネットワークでは、第二STA１６から第二AP１４にアップロードされたデータは、第一STA１２により中継されて第一リンク１８を介して第一AP１０に伝送される。また、第二STA１６がダウンロードするデータも、第一STA１２の中継を経て第一AP１０から提供される。つまり、第二リンク２０は第二STA１６が授受するデータだけを伝送するが、第一リンク１８は、第一STA１２および第二STA１６の二台分のデータを伝送する。このため、第一リンク１８では、できるだけ高速な伝送レートを利用することが望ましい。
　特に、日本国における９２０MHz帯のように送信時間に制限が課される環境においては、同じ時間内で多数のパケットを伝送できるほうが容量拡大に有利である。このため、第一リンク１８では、例えば、幅の広い帯域（IEEE. 11ahであれば４MHz帯）を使用することが望ましい。また、第二リンクでは、これと干渉しない帯域（IEEE. 11ahであれば４MHz帯と重ならない１MHz帯など）を使用することが望ましい。このように、本実施形態では、原則として、第一リンク１８に、第二リンク２０の帯域よりも幅の広い帯域を与える。そして、第一リンク１８の送信期間、および第二リンク２０の送信期間は、それらの帯域幅を考慮した伝送レートに基づいて計算するものとする。
［送信期間の計算例（その１）］　
　図７は、本実施形態のシステムが、伝送レートに基づいて設定した送信期間の例を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態のネットワークでは、上記の通り、中継処理を担う第一STA１２においてパケットの混雑が生じ易い。このため、送信期間の設定は、先ず、第一STA１２について、つまり、第一リンク１８について実施する。そして、他の端末や親機に関わる送信期間は第一リンク１８の送信期間に合わせて決定する。
　第一STA１２が中継のために第一AP１０から受けたパケットは、そのまま第二STA１６宛ての送信パケットになる。また、第二STA１６から第一STA１２が受けたパケットは、第一AP１０宛ての送信パケットになる。このため、パケットを受ける際の時間に対して、パケットを送信する時間の比を送信期間として計算することで送信および受信のバランスを取ることができる。
　例えば、第一リンク１８についての最適な伝送レートが、伝搬経路損や雑音電力からM1と判断された場合、フレーム時間長Ta1は、そのM1の関数としてTa1＝ｆ(M1)と計算できる。一方、第二リンク２０についても、最適な伝送レートがM2と判断された場合、フレーム時間長Ta2は、M2の関数としてTa2＝ｆ(M2)と計算できる。但し、第二STA１６として機能する端末が複数存在する場合は、それら伝送レートの最低値、平均値、或いは中央値などを代表値として選択し、その代表値に基づいてフレーム時間長Ta2を計算する。また、利用しているアプリケーションで設定されている伝送レートやトラヒックレートなどがあれば、その値を参照する。
　第一リンク１８のパケット時間長Ta1および第二リンク２０のパケット時間長Ta2が計算できたら、次に、以下の計算式により、全体周期における送信期間が設定される。
　第一リンク１８の送信期間＝Ta1/(Ta1+Ta2)　　　　・・・（１）
　第二リンク２０の送信期間＝Ta2/(Ta1+Ta2)　　　　・・・（２）
　図８は、上記の手法で送信期間を設定するために第一STA１２が実施する処理の流れを説明するためのフローチャートである。図８に示すルーチンによれば、先ず、第一STA１２が、第一リンク１８に最適な伝送レートM1を取得する（ステップ１００）。次に、取得した伝送レートM1での送信に必要なパケット時間長Ta1＝ｆ(M1)が計算される（ステップ１０２）。
　同様にして、第二リンク２０に最適な伝送レートM2が取得され（ステップ１０４）、更に、そのM2に基づいて、第二リンク２０のパケット時間長Ta2=ｆ(M2)が計算される（ステップ１０６）。続いて、上記（１）式および（２）式に従って、全体周期が設定される（ステップ１０８）。
　以上の処理が終わると、第一リンク１８の送信期間と、第二リンク２０の送信期間とを、ネットワークに属する機器間で共有するための処理が実施される（ステップ１１０）。具体的には、上述したTWTやRAWなどの無線システムの規格に準拠したアクセス制御の手法により、第一リンク１８の送信期間外には第一AP１０および第一STA１２による無線送信を禁止し、また、第二リンク２０の送信期間外には第二AP１４および第二STA１６による無線送信を禁止するための処理が実行される。但し、無線送信を禁止する手法はこれに限定されるものではない。例えば、上位レイヤからの制御、無線機のファームウェアなのに踏査されたソフトウェアによる制御等によりその機能を実現してもよい。
　以上の処理によれば、第一リンク１８および第二リンク２０の夫々に、最適な伝送レートM1またはM2でデータを送信させるのに好適な送信期間を設定することができる。このため、中継を担当する第一STA１２においてパケットが渋滞してしまうことがなく、上述したパケットロスの問題を解決することができる。
　また、上記の処理によれば、第一リンク１８で伝送される無線信号と、第二リンク２０で伝送されるべき無線信号とが、重複して送出されてしまうのを避けることができる。このため、CSMA/CAの手法を用いる場合と異なり、図４または図５を参照して説明したようなデータフレームの衝突を適切に回避することができる。
［送信期間の計算例（その２）］　
　図９は、本実施形態のシステムが、送信時間の制限時間に基づいて設定した送信期間の例を説明するためのタイミングチャートである。本実施形態のネットワークでは、上記の通り、中継処理を担う第一STA１２においてパケットの混雑が生じ易い。そして、中継地点の端末に送信時間の制限が課されている場合、第一STA１２が、その制限を超えて中継用のトラヒックを受け付けてしまうと、第一STA１２においてパケットロスが生ずることになる。このため、本実施形態では、第一STA１２が受け付けるパケット数Npを制限時間に応じて設定する。
　例えば、本実施形態のネットワークが、IoTの通常環境下で用いられる場合は、上りのトラヒックが多く発生すると考えられる。この場合、そのトラヒックを中継するために、第一STA１２で受付可能なパケット数Npを、送信の制限時間（例えば、１時間当たり３６０sec）と、伝送レートと、再送率から計算する。そして、パケット数Npを伝送するために必要な送信時間Tb1を計算する。具体的には、パケット数Npの無線信号を送信できる時間に、周辺のOBSS（Overlapping Basic Service Set）から計算されるアクセス頻度をもとにした１送信にかかる時間を加えた時間をTb1として計算する。
　次いで、上記のパケット数Npを、第二AP１４に送信するのに要する送信時間Tb2を計算する。この送信時間Tb2は、第二リンク２０で想定される伝送レート（複数の端末が存在する場合は、端末毎のレートの平均値などの代表的なレート）と、周辺のOBSS数から計算されるアクセス頻度とに基づいて計算される。
　第一リンク１８でパケット数Npを伝送するための送信時間Tb1と、そのパケット数Npを第二リンク２０を介して第二AP１４が受信するのに要する時間Tb2とが計算できたら、次に、以下の計算式により、全体周期における送信期間が設定される。
　第一リンク１８の送信期間＝Tb1/(Tb1+Tb2)　　　　・・・（３）
　第二リンク２０の送信期間＝Tb2/(Tb1+Tb2)　　　　・・・（４）
　図１０は、上記の手法で送信期間を設定するために第一STA１２が実施する処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１０に示すルーチンによれば、先ず、第一リンク１８で送信することを前提に、第一STA１２が受け付け得るパケット数Npが算出される（ステップ１２０）。次に、そのパケット数Npの送信時間Tb1が、上記の手法で計算される（ステップ１２２）。
　次に、上記のパケット数Npを、第二リンク２０を介して第二AP１４が受信するのに要する時間Tb2が算出される（ステップ１２４）。続いて、上記（３）式および（４）式に従って、全体周期が設定される（ステップ１２６）。
　以上の処理が終わると、第一リンク１８の送信期間と、第二リンク２０の送信期間とを、ネットワークの機器間で共有するための処理が実施される（ステップ１２８）。具体的には、第一リンク１８の送信期間外には第一AP１０および第一STA１２による無線送信を禁止し、また、第二リンク２０の送信期間外には第二AP１４および第二STA１６による無線送信を禁止するための処理が実行される。本ステップ１２８の処理は、上記ステップ１１０の場合と同様に、TWTやRAW等のアクセス制御、上位レイヤからの制御、ファームウェア搭載のソフトウェアによる制御などにより実現される。
　以上の処理によれば、第一STA１２に、受け付け可能なパケット数Npを超えるパケットが送られてくるのを避けることができる。このため、中継を担当する第一STA１２においてパケットが渋滞してしまうことがなく、第一STA１２においてパケットロスが生ずるのを防ぐことができる。
　また、上記の処理によれば、図８に示す処理の場合と同様に、第一リンク１８で伝送される無線信号と、第二リンク２０で伝送されるべき無線信号とが、重複して送出されてしまうのを避けることができる。このため、図１０に示す処理によっても、図４または図５を参照して説明したようなデータフレームの衝突を適切に回避することができる。
［実施の形態１の変形例］
　ところで、上述した実施の形態１では、上りのトラヒックが多く発生する場合を想定して「送信期間の計算例（その２）」の手順を説明しているが、下りのトラヒックが多く発生する場合の計算も同様に行うことができる。例えば、IoTのシステムにおいて、各機器のアップデートのために更新プログラムを提供する場合には、下りのトラヒックが多く発生するものとして、計算手法を下記の方法に切り替えることとしてもよい。
　即ち、下りのトラヒックが多く発生する場合は、第一AP１０の送信が無線信号を送信可能な制限時間内に送信していても、その送信を中継する第二AP１４の伝送レートが低かったり、或いはOBSSからの干渉で第二AP１４が充分にパケットを伝送できない場合が生ずる。このような場合は、第一リンク１８の送信期間を制限する目的でバランスを取ることが考えられる。具体的には、第二リンク２０で伝送可能なパケット数Np2を先に計算して、そのNp2に基づいて、各リンクの送信期間を設定することとしてもよい。
　また、上述した実施の形態１では、各リンクの送信期間を計算して、その結果をネットワークにおいて周知させる処理を中継機能を担う第一STA１２に実行させることとしている。しかしながら、その処理を実行する機器は第一STA１２に限定されるものではない。例えば、上記の処理は、第一AP１０に実行させることとしてもよい。
実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
　次に、図１１乃至図１３を参照して本開示の実施の形態２について説明する。図１１は、本開示の実施の形態２の無線通信監理システムを含むネットワークの一例を示す。尚、図１１において、上記図１に示す要素と対応する要素については、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。
　図１１に示すように、本実施形態のネットワークでは第一AP１０の下層に複数のツリー構成が形成されている。具体的には、第一AP１０との通信を直接確率する複数の第二STA１６に加えて、第一ツリー４６および第二ツリー４８が接続されている。
　第一ツリー４６および第二ツリー４８は、夫々、中継機能を担う第一STA１２と、第一STA１２を介して第一AP１０と通信する第二STA１６を有している。これにより、本実施形態では、第一ツリー４６および第二ツリー４８の夫々に、無線通信の経路である第一リンク１８および第二リンク２０が形成されている。
［実施の形態２の特徴］
　図１２は、本実施形態において採用される通信ルールの概要を説明するためのタイミングチャートである。より具体的には、図１２の上段は、第一ツリー４６について設定された第一リンク１８の送信期間（ハッチング期間）と第二リンク２０の送信期間（白抜き期間）を示す。また、図１２の下段は、第二ツリー４８について設定された第一リンク１８の送信期間（ハッチング期間）と第二リンク２０の送信期間（白抜き期間）を示す。
　第一ツリー４６の送信期間、および第二ツリー４８の送信期間は、夫々実施の形態１の場合と同様に設定される。このため、何れのツリーにおいても、第一リンク１８の送信期間と第二リンク２０の送信期間は、個々のツリーの中では重複しないように設定されている。また、それらの送信期間は、中継点におけるパケットの渋滞が生じないようにバランスが保たれるように設定されている。
　本実施形態におけるネットワークのように、Mesh構成や、複数の分岐を持つツリー構成が用いられる場合、一つのツリー構成における第一リンク１８の送信期間が、他のツリー構成における第一リンク１８の送信期間と重なってしまうとフレーム衝突が発生しやすくなる。このため、本実施形態では、無線LANの中継器同士を同期させたうえで、それらの間で各ツリー構成における送信周期の情報を交換させることとした。そして、個々のツリーの中継機（第一STA１２）に、周囲の中継器（第一STA１２）と送信周期が重ならないように、夫々の送信周期を選択させることとした。
　中継機同士の同期は、Time Syncの手法により実現することができる。或いは、各無線LANのフレーム内のTime Stampから相対的な時間を計算させて送信周期を示す方法を採用してもよい。また、第一AP１０がさらし端末にならないようにTBTT（Target Beacon Transfer Time）をもとにしたタイミング制御を行ってもよい。更には、ネットワーク内で各送信期間の周知を図ることでもフレームの衝突を抑えることができる。
　図１３は、上記の機能を実現するために、夫々のツリーに配置された第一STA１２が実行する処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１３に示すルーチンによれば、第一STA１２は、先ず、他のツリーで設定された送信期間、或いは送信周期の情報を取得する（ステップ１３０）。
　次に、送信期間の重複を最小化するための処理が実行される（ステップ１３２）。複数のツリーが、夫々のツリーにおける最適化を目指して第一リンク１８および第二リンク２０の送信期間を設定すれば、隣接するツリー同士では、ある程度の送信期間の重複は生ずる。ここでは、複数のツリーについて、第一リンク１８同士の送信期間の重複および第二リンク２０同士の送信期間の重複が最小となるように、他のツリーの送信周期に対して自らの送信周期が決定される。
　以後、設定した送信周期をネットワーク内の各機器で共有するための処理が実行される（ステップ１３４）。これにより、個々のツリーにおいて、各機器が、ツリー毎に設定された送信周期、並びに送信期間に従って、送信の処理を行う。これにより、複数のツリー構成の間での衝突が最小化され、ネットワークの全体において効率的な通信が実現される。
１０　第一親機（第一AP）
１２　第一子機兼中継機（第一STA）
１４　第二親機（第二AP）
１６　第二子機（第二STA）
１８　第一リンク
２０　第二リンク
２２，３６　制御部
２４，３８　送信部
２６，４０　受信部

Claims (8)

  1. 　中継機と親機との間に無線通信の第一リンクを有し、中継機と子機との間に無線通信の第二リンクを有するネットワークの無線通信を管理するための無線通信監理方法であって、
    　前記第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定するステップと、
    　前記第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定するステップと、
    　前記第一送信時間と前記第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、前記第一送信時間に対応する第一送信期間と、前記第二送信時間に対応する第二送信期間を定めるステップと、
    　前記第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、前記第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、前記ネットワークに含まれる無線機器を制御するステップと、
    　を含む無線通信監理方法。
  2. 　前記第一リンクで達成するべき第一の伝送レートM1を取得するステップと、
    　前記第二リンクで達成するべき第二の伝送レートM2を取得するステップと、を含み、
    　前記第一送信時間は、前記第一の伝送レートM1に基づいて設定され、
    　前記第二送信時間は、前記第二の伝送レートM2に基づいて設定される請求項1に記載の無線通信監理方法。
  3. 　前記ネットワークが、下りトラヒックに比して上りトラヒックが多く発生する環境で用いられると想定される場合に、
    　前記第一リンクに送出することを前提として前記中継機が受け付けることのできるパケット数Npを算出するステップを更に含み、
    　前記第一送信時間は、前記パケット数Npを第一リンクで伝送するのに要する時間に基づいて設定され、
    　前記第二送信時間は、前記パケット数Npを前記第二リンクを通じて前記中継機に向けてアップロードするのに要する時間に基づいて設定される請求項１に記載の無線通信監理方法。
  4. 　前記ネットワークが、上りトラヒックに比して下りトラヒックが多く発生する環境で用いられると想定される場合に、
    　前記第二リンクに送出することを前提として前記中継機が受け付けることのできるパケット数Npを算出するステップを更に含み、
    　前記第二送信時間は、前記パケット数Npを第二リンクで伝送するのに要する時間に基づいて設定され、
    　前記第一送信時間は、前記パケット数Npを前記第一リンクを通じて前記中継機に向けてダウンロードするのに要する時間に基づいて設定される請求項１に記載の無線通信監理方法。
  5. 　前記第一リンクには、前記第二リンクが使用する帯域幅に比して幅の広い帯域幅が割り当てられる請求項１乃至４の何れか1項に記載の無線通信監理方法。
  6. 　前記ネットワークは、夫々が前記第一リンクと前記第二リンクを中継する複数の中継機を含み、
    　前記複数の中継機のうち少なくとも一つについて、他の中継機との前記第一送信期間同士の重複および前記第二送信期間同士の重複が最小化されるように、前記全体の送信周期を設定するステップを更に含む請求項１乃至５の何れか1項に記載の無線通信監理方法。
  7. 　中継機と親機との間に無線通信の第一リンクを有し、中継機と子機との間に無線通信の第二リンクを有するネットワークを含む無線通信監理システムであって、
    　前記中継機および前記親機の少なくとも一方または双方により、
    　前記第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定する処理と、
    　前記第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定する処理と、
    　前記第一送信時間と前記第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、前記第一送信時間に対応する第一送信期間と、前記第二送信時間に対応する第二送信期間を定める処理と、
    　前記第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、前記第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、前記ネットワークに含まれる無線機器を制御する処理と、
    　が実行されるように構成されている無線通信監理システム。
  8. 　中継機と親機との間に無線通信の第一リンクを有し、中継機と子機との間に無線通信の第二リンクを有するネットワークの無線通信を管理する無線通信監理装置であって、
    　前記第一リンクで通信されるべき第一伝送量に基づいて、前記第一リンクに送信を認める第一送信時間を設定する処理と、
    　前記第二リンクで通信されるべき第二伝送量に基づいて、前記第二リンクに送信を認める第二送信時間を設定する処理と、
    　前記第一送信時間と前記第二送信時間とに基づいて全体の送信周期を定めると共に、前記全体の送信周期の中で、互いに重複しないように、前記第一送信時間に対応する第一送信期間と、前記第二送信時間に対応する第二送信期間を定める処理と、
    　前記第一リンクで行われるべき無線送信が前記第一送信期間に制限され、前記第二リンクで行われるべき無線通信が前記第二送信期間に制限されるように、前記ネットワークに含まれる無線機器を制御する処理と、
    　を実行するように構成されている無線通信監理装置。
    　
PCT/JP2021/041206 2021-11-09 2021-11-09 無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置 WO2023084607A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/041206 WO2023084607A1 (ja) 2021-11-09 2021-11-09 無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置
JP2023559236A JPWO2023084607A1 (ja) 2021-11-09 2021-11-09

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/041206 WO2023084607A1 (ja) 2021-11-09 2021-11-09 無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023084607A1 true WO2023084607A1 (ja) 2023-05-19

Family

ID=86335242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/041206 WO2023084607A1 (ja) 2021-11-09 2021-11-09 無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2023084607A1 (ja)
WO (1) WO2023084607A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010113261A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 富士通株式会社 無線通信ネットワークにおける中継局、基地局、移動局及び中継方法
JP2017017618A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 日本電信電話株式会社 通信制御方法及び中継局装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010113261A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 富士通株式会社 無線通信ネットワークにおける中継局、基地局、移動局及び中継方法
JP2017017618A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 日本電信電話株式会社 通信制御方法及び中継局装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023084607A1 (ja) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8886203B2 (en) Dynamic channel reuse in multi-access communication systems
KR102014830B1 (ko) 제1 및 제2의 분리되는 결합을 확립하는 방법
US6882635B2 (en) Coexistence between interfering communication systems
CN104301086A (zh) 无线网络中的全双工操作
JP2008178074A (ja) モバイルネットワークで動作する中継局とそのフレーム構成方法
WO2012062226A2 (zh) 一种干扰处理方法与装置
EP2476289A1 (en) Transmission method implemented by a node and corresponding reception method
US9445407B2 (en) Dynamic setting of transmission time in a contention based wireless system
US9226317B2 (en) Cocktail party: side conversations and talking over in wireless mesh networks
KR20110058807A (ko) 두 개의 무선 통신 네트워크들 사이의 간섭 회피를 위한 시스템, 방법 및 장치
JP2020532189A (ja) スケジュールされたｕｅと共存するときに自律ｕｌ送信を制御すること
EP3411998B1 (en) Synchronized-contention window full-duplex mac protocol for enabling full-duplex communication in wireless local area network
WO2014136249A1 (ja) 無線伝送システム
Aijaz et al. GALLOP: Toward high-performance connectivity for closing control loops over multi-hop wireless networks
Giuliano et al. Performance evaluation of an opportunistic distributed power control procedure for wireless multiple access
WO2023084607A1 (ja) 無線通信監理方法、無線通信監理システムおよび無線通信監理装置
JP2004364069A (ja) 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム
JPWO2019155753A1 (ja) 通信装置及び通信方法
US8121059B2 (en) Wireless non-cellular network
JP5558258B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
EP3146789B1 (en) Sharing transmission intentions in wireless networks for csma optimization
JP4762499B2 (ja) 媒体アクセス制御方法及び電力線通信方法
CN107071925B (zh) 一种csma/ca机制下的广播信道可靠传输方法
CN116114284A (zh) 通信***
KR20110018334A (ko) 무선 멀티 홉 네트워크 내에서 데이터를 전송하기 위한 네트워크 노드들 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21963970

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023559236

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE