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JP7549851B2 - COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION METHOD, AND NODE - Google Patents

COMMUNICATION SYSTEM, COMMUNICATION METHOD, AND NODE Download PDF

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JP7549851B2 JP2023144699A JP2023144699A JP7549851B2 JP 7549851 B2 JP7549851 B2 JP 7549851B2 JP 2023144699 A JP2023144699 A JP 2023144699A JP 2023144699 A JP2023144699 A JP 2023144699A JP 7549851 B2 JP7549851 B2 JP 7549851B2
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

本開示は、通信システム、通信方法、及び、ノードに関する。 The present disclosure relates to a communication system, a communication method, and a node.

既存のセルラー通信システムでは、ユーザ装置向けの無線アクセス回線を提供する基地局と、バックボーンネットワーク(コアネットワークと称されることもある)と、を有線のバックホール(BH)ネットワークによって接続する形態が多い。 In existing cellular communication systems, base stations that provide wireless access lines for user devices are often connected to a backbone network (sometimes called a core network) via a wired backhaul (BH) network.

一方で、新世代のモバイル通信を実現する1つの形態として、半径が数十メートルの無線通信エリアを提供する複数の無線ノード(例えば、基地局又はアクセスポイント)の間を、無線マルチホップによって接続するシステム又はネットワークが検討されている。 On the other hand, as one form of realizing a new generation of mobile communications, a system or network that connects multiple wireless nodes (e.g., base stations or access points) that provide wireless communication areas with a radius of several tens of meters using wireless multi-hop is being considered.

特開2005-143046号公報JP 2005-143046 A 国際公開第2011/105371号International Publication No. 2011/105371

無線LANアクセス・ポイントの 多段中継無線バックホール技術 RFワールド No.33,pp89-105,2016年2月;古川 浩Multi-stage relay wireless backhaul technology for wireless LAN access points RF World No.33, pp89-105, February 2016; Hiroshi Furukawa

無線BHネットワークにおいて一部の無線リンクが使えなくなった場合の救済制御に関して検討の余地がある。 There is room for consideration regarding rescue control in the event that some wireless links in a wireless BH network become unavailable.

一態様に係る通信システムは、複数のノードを備え、前記複数のノードのうちの第1のノードは、前記複数のノード間で確立された複数のリンクのうちの少なくとも1つの第1リンクを指定する情報を含む制御信号を送信する送信部、を備え、前記複数のノードのうちの第2のノードは、前記制御信号を受信する受信部と、受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1リンクを除いた残りのリンクのうち、前記第1リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数のリンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、前記第2リンクに関する情報を、前記第1リンクに対応付けて記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記第1リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、前記記憶部の前記第2リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える。 A communication system according to one embodiment includes a plurality of nodes, a first node of the plurality of nodes includes a transmitter that transmits a control signal including information specifying at least one first link among a plurality of links established between the plurality of nodes, and a second node of the plurality of nodes includes a receiver that receives the control signal, a controller that determines a second link that constitutes an alternative second route to the first route of data communication using the first link among the remaining links excluding the first link specified by the information of the received control signal based on an index related to the propagation quality of one or more links through which the control signal passes, and a storage unit that stores information related to the second link in association with the first link, and when it is detected that the deterioration amount of the line quality of the first link is equal to or greater than a threshold value, the controller switches the route used for the data communication from the first route to the second route based on the information related to the second link in the storage unit.

一態様に係る通信方法は、複数のノードのうちの第1のノードは、前記複数のノード間で確立された複数のリンクのうちの少なくとも1つの第1リンクを指定する情報を含む制御信号を送信し、前記複数のノードのうちの第2のノードは、前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1リンクを除いた残りのリンクのうち、前記第1リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数のリンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定し、前記第2リンクに関する情報を、前記第1リンクに対応付けて記憶し、前記第1リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、記憶されていた前記第2リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える。 In one aspect of the communication method, a first node among a plurality of nodes transmits a control signal including information specifying at least one first link among a plurality of links established between the plurality of nodes, and a second node among the plurality of nodes receives the control signal, and determines a second link that constitutes an alternative second route to the first route of data communication using the first link among the remaining links excluding the first link specified by the information of the received control signal based on an index related to the propagation quality of one or more links through which the control signal passes, stores information related to the second link in association with the first link, and when it is detected that the amount of degradation in the line quality of the first link is equal to or greater than a threshold, switches the route used for the data communication from the first route to the second route based on the stored information related to the second link.

一態様に係るノードは、複数のノードのうちの1つであって、前記複数のノード間で確立された複数のリンクのうちの少なくとも1つの第1リンクを指定する情報を含む制御信号を受信する受信部と、受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1リンクを除いた残りのリンクのうち、前記第1リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数のリンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、前記第2リンクに関する情報を、前記第1リンクに対応付けて記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記第1リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、前記記憶部の前記第2リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える。 The node according to one embodiment is one of a plurality of nodes, and includes a receiver that receives a control signal including information specifying at least one first link among a plurality of links established between the plurality of nodes, a controller that determines a second link that constitutes an alternative second route to the first route of data communication using the first link among the remaining links excluding the first link specified by the information of the received control signal, based on an index related to the propagation quality of one or more links through which the control signal passes, and a memory that stores information related to the second link in association with the first link, and when it is detected that the deterioration amount of the line quality of the first link is equal to or greater than a threshold, the controller switches the route used for the data communication from the first route to the second route based on the information related to the second link in the memory.

本開示の非限定的な態様によれば、無線BHネットワークにおいて一部の無線リンクが使えなくなった場合の救済制御を実現できる。 According to a non-limiting aspect of the present disclosure, rescue control can be realized when some wireless links become unavailable in a wireless BH network.

一実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a configuration of a wireless communication system according to an embodiment; 一実施の形態に係る無線ノードのプロトコルスタックを示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a protocol stack of a wireless node according to one embodiment. 一実施の形態に係る無線ノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a wireless node according to an embodiment. 一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の上流方向のデータ転送のイメージ図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of upstream data transfer between hop links to which BF transmission according to an embodiment is applied; 一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の下流方向のデータ転送のイメージ図である。FIG. 13 is a conceptual diagram of downstream data transfer between hop links to which BF transmission according to an embodiment is applied. 一実施の形態に係るBF制御の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of BF control according to an embodiment. 一実施の形態に係る無線ノードの制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a control unit of a wireless node according to an embodiment; 一実施の形態に係るコアノード(CN)の動作例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of the operation of a core node (CN) according to an embodiment. 一実施の形態に係るスレーブノード(SN)の動作例を示すフローチャートである。11 is a flowchart illustrating an example of the operation of a slave node (SN) according to an embodiment. 一実施の形態に係るスレーブノード(SN)の動作例を示すフローチャートである。11 is a flowchart illustrating an example of the operation of a slave node (SN) according to an embodiment. 一実施の形態に係る経路構築パケットの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a route construction packet according to an embodiment. 一実施の形態における無線ノードが記憶するルーティングテーブルの一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a routing table stored in a wireless node according to an embodiment. 図11に示したルーティングテーブルに示される代替中継経路の例を示す図である。12 is a diagram showing an example of an alternative relay route shown in the routing table shown in FIG. 11 .

以下、図面を適宜参照して、実施の形態について説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には、特に断らない限り、同一符号を付す。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施の形態を説明するためのものであり、唯一の実施の形態を示すためのものではない。例えば、実施の形態において動作の順序が示された場合、動作の順序は、全体的な動作として矛盾が生じない範囲で、適宜に変更されてもよい。 Below, the embodiments will be described with reference to the drawings as appropriate. The same elements throughout this specification are given the same reference numerals unless otherwise specified. The matters described below together with the attached drawings are intended to explain exemplary embodiments and are not intended to represent the only embodiments. For example, when an order of operations is indicated in an embodiment, the order of operations may be changed as appropriate within the scope of no inconsistency in the overall operation.

複数の実施の形態及び/又は変形例を例示した場合、或る実施の形態及び/又は変形例における一部の構成、機能及び/又は動作は、矛盾の生じない範囲で、他の実施の形態及び/又は変形例に含まれてもよいし、他の実施の形態及び/又は変形例の対応する構成、機能及び/又は動作に置き換えられてもよい。 When multiple embodiments and/or variants are given as examples, some configurations, functions and/or operations in one embodiment and/or variant may be included in other embodiments and/or variants to the extent that no inconsistency arises, or may be replaced with the corresponding configurations, functions and/or operations in other embodiments and/or variants.

また、実施の形態において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、説明が不必要に冗長になること、及び/又は、技術的な事項又は概念が曖昧になることを回避して当業者の理解を容易にするために、公知又は周知の技術的な事項の詳細説明を省略する場合がある。また、実質的に同一の構成、機能及び/又は動作についての重複説明を省略する場合がある。 In addition, in the embodiments, more detailed explanations than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of publicly known or well-known technical matters may be omitted in order to avoid unnecessarily lengthy explanations and/or ambiguity in technical matters or concepts, and to facilitate understanding by those skilled in the art. Furthermore, duplicate explanations of substantially identical configurations, functions, and/or operations may be omitted.

添付図面および以下の説明は、実施の形態の理解を助けるために提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。また、以下の説明で使われる用語は、当業者の理解を助けるために他の用語に適宜に読み替えられてもよい。 The accompanying drawings and the following description are provided to aid in understanding the embodiments, and are not intended to limit the subject matter described in the claims. Furthermore, the terms used in the following description may be appropriately replaced with other terms to aid in the understanding of those skilled in the art.

<本開示に至った知見>
モバイル通信のインフラストラクチャの1つであるBHネットワークを無線マルチホップによって無線化することで、有線ケーブルの敷設を不要にでき、モバイル通信システムの導入に要する敷設コストを削減できる。そのため、例えば、モバイル通信システムを一時的(あるいは、暫定的)に導入する場合には、BHネットワークを無線マルチホップによって無線化することが有効である。
<Findings that led to this disclosure>
By making the BH network, which is one of the infrastructures of mobile communication, wireless by wireless multi-hop, it is possible to eliminate the need to lay wired cables and reduce the installation costs required for introducing a mobile communication system. Therefore, for example, when introducing a mobile communication system temporarily (or provisionally), it is effective to make the BH network wireless by wireless multi-hop.

例えば、モバイル通信システムのサービスエリアに多数のスモールセル基地局(無線ノード)を敷設し、サービスエリアをカバーしていく場合、BHネットワークを無線マルチホップによって無線化することは有効であり、既に、主に、無線LAN(例えば、Wi-Fi(登録商標))システムで多くの導入がなされている。 For example, when installing a large number of small cell base stations (wireless nodes) in the service area of a mobile communication system to cover the service area, it is effective to make the BH network wireless by wireless multi-hop, and this has already been widely introduced, mainly in wireless LAN (e.g., Wi-Fi (registered trademark)) systems.

また、2019年又は2020年頃から、世界的に商用サービスが開始されようとしている第5世代移動通信システム(5G)では、高周波数帯の電波が利用される。高周波数帯は、例えば、センチメートル波帯(3GHz~30GHz、Super High Frequency(SHF)と称される場合もある)、又は、ミリ波帯(30GHz~300GHz、Extreme High Frequency(EHF)と称される場合もある)を含む。高周波数帯では、電波伝搬の損失が大きいため、電波伝搬の損失を補償するために、ビームフォームミング(BF)技術の適用が検討される。 Furthermore, the fifth generation mobile communication system (5G), for which commercial services are expected to begin worldwide around 2019 or 2020, will use radio waves in the high frequency band. High frequency bands include, for example, the centimeter wave band (3 GHz to 30 GHz, sometimes called Super High Frequency (SHF)) and the millimeter wave band (30 GHz to 300 GHz, sometimes called Extreme High Frequency (EHF)). In high frequency bands, radio wave propagation loss is large, so the application of beamforming (BF) technology is being considered to compensate for radio wave propagation loss.

例えば、高周波数帯のアクセス回線において、BF技術を適用した場合であっても、セル半径は、100メートル~数100メートルであるため、セルサイズは、小さくなる(スモールセル化する)。そのため、置局する基地局の数は、膨大となり、BHネットワークの有線ケーブル敷設が困難である。BHネットワークの無線化は、有線ケーブルの敷設を不要にできるため、高周波数帯においてBF技術を適用する場合にも有効である。 For example, even when BF technology is applied to high-frequency band access lines, the cell radius is 100 to several hundred meters, so the cell size is small (small cells). This requires a huge number of base stations, making it difficult to lay wired cables for the BH network. Making the BH network wireless eliminates the need to lay wired cables, so it is also effective when applying BF technology in high-frequency bands.

例えば、非特許文献1に記載の方式(「無線バックホール・エンジン(BE)」と称することがある)では、無線マルチホップの中継経路を事前に構築し、通信セッションが発生(データ転送が発生)した場合に、構築した中継経路に沿って、無線ノード間をデータのフレームが転送される。この方式は、中継経路の構築を行う「経路制御」と、データの「フレーム転送(例えば、「中継転送」と記載される場合がある)」とを分離した無線BH技術である。 For example, in the method described in Non-Patent Document 1 (sometimes referred to as "wireless backhaul engine (BE)"), a wireless multi-hop relay route is constructed in advance, and when a communication session occurs (data transfer occurs), data frames are transferred between wireless nodes along the constructed relay route. This method is a wireless backhaul technology that separates the "route control" that constructs the relay route from the "frame transfer (sometimes referred to as "relay transfer")" of data.

本実施の形態では、次世代Wi-Fi(IEEE802.11ax、及び/又は、IEEE802.11ay)、および、第5世代移動通信システム(5G)といった、高周波数帯を用いてビームフォーミング(BF)を利用する無線規格に対して、非特許文献1に記載の方式の無線BH技術を適用することを1つの例とする。 In this embodiment, one example is the application of the wireless beamforming technology described in Non-Patent Document 1 to wireless standards that use beamforming (BF) in high frequency bands, such as next-generation Wi-Fi (IEEE802.11ax and/or IEEE802.11ay) and the fifth generation mobile communication system (5G).

各ノードがBFを用いた中継転送(中継経路に沿ったデータの送受信)を実行するために、データの送受信の前までに、中継経路の構築を行う「経路制御」が実行される。経路制御では、BF制御処理を含むホップリンクの確立と、確立したホップリンクに基づく中継経路の構築とが含まれてよい。各ノードは、構築された中継経路を事前に把握することによって、中継転送の効率を向上できる。ここで、BF制御処理には、各ノードでの送信アンテナの送信ウエイト制御又は送信指向性制御、及び、各ノードの受信アンテナの受信ウエイト制御又は受信指向性制御を含まれてよい。また、ホップリンクとは、或るノードの周辺のN個(Nは1以上の整数)のノードとのメッシュリンクに対応してよい。 In order for each node to perform relay forwarding using BF (transmission and reception of data along a relay route), "route control" is performed to construct a relay route before transmitting and receiving data. Route control may include establishment of a hop link including BF control processing, and construction of a relay route based on the established hop link. Each node can improve the efficiency of relay forwarding by knowing the constructed relay route in advance. Here, the BF control processing may include transmission weight control or transmission directivity control of the transmitting antenna at each node, and reception weight control or reception directivity control of the receiving antenna at each node. In addition, a hop link may correspond to a mesh link between a certain node and N surrounding nodes (N is an integer equal to or greater than 1).

BF制御処理は、ノードに通信セッションが発生し、データの中継転送を行う時点で実行することでも中継転送を実行することは可能ではあるが、中継転送の所要時間が増えることがある。そのため、BH回線のスループットの低下を招く可能性がある。ここで、通信セッションの発生とは、例えば、ノードにおいて中継転送を行うパケットがスタンバイされ、当該ノードがCarrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance(CSMA/CA)において無線チャネル(無線資源)を得た状態に対応してよい。 Although it is possible to execute the BF control process when a communication session occurs in a node and relay transfer of data is performed, the time required for relay transfer may increase. This may result in a decrease in the throughput of the BH line. Here, the occurrence of a communication session may correspond to, for example, a state in which a packet to be relayed in a node is on standby and the node has obtained a wireless channel (wireless resources) in Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA).

また、非特許文献1に記載の方式では、報知送信(ブロードキャスト)される経路制御パケットに対して、各ノードが、経路制御パケットの受信電力を測定(例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)測定)し、各ノードのホップリンクの品質(例えば、付与されたメトリック)を判定する。各ノードがホップリンクの品質を判定することによって、中継転送の経路制御が効率的に実行される。 In addition, in the method described in Non-Patent Document 1, each node measures the received power of the route control packet (e.g., measures the received signal strength indicator (RSSI)) for the route control packet that is broadcast, and determines the quality of the hop link of each node (e.g., the assigned metric). By each node determining the quality of the hop link, route control for relay forwarding is performed efficiently.

例えば、データの中継転送においてBFが適用される場合、経路制御の段階においても、各ノードは、ブロードキャストされる経路制御パケットに代えて、BFを適用したユニキャストでの経路制御パケットの送受信に基づいて各ホップリンクの品質の判定を行ってよい。BFを適用したユニキャストでの経路制御パケットの送受信に基づいて各ホップリンクの品質の判定を行うことによって、BFが適用されるデータの中継転送の経路をより適切に選択することができる。 For example, when BF is applied to relaying data, even during the route control stage, each node may determine the quality of each hop link based on the transmission and reception of route control packets in unicast to which BF is applied, instead of broadcast route control packets. By determining the quality of each hop link based on the transmission and reception of route control packets in unicast to which BF is applied, a route for relaying data to which BF is applied can be more appropriately selected.

一方、データの中継転送においてBFが適用される場合、互いに異なる方向の指向性を有する2つ以上のビームを用いた通信が可能なため、各ノードは、同一の周波数、及び、同一の時間において、2つ以上のノードと通信が可能である。別言すると、データの中継転送においてBFが適用される場合、周波数の空間的な再利用が可能である。例えば、中継経路において枝分かれしている根元のノードは、複数の近隣の送信ノードによって送信されたデータを、同じ時間、及び、同じ周波数において受信できる。この場合、各ノードは、例えば、複数のノードからのデータを同一時間に並列処理するか、又は、高速に時分割処理することが望まれる。 On the other hand, when BF is applied to relaying data, communication is possible using two or more beams with directivities in different directions, so each node can communicate with two or more nodes at the same frequency and at the same time. In other words, when BF is applied to relaying data, spatial reuse of frequencies is possible. For example, a root node branching out in a relay path can receive data transmitted by multiple nearby transmitting nodes at the same time and frequency. In this case, it is desirable for each node to process data from multiple nodes in parallel at the same time, or to process it in a time-division manner at high speed.

さらには、また、高周波数帯では、電波の直進性が高いために、送信点と受信点の間に建造物、樹木、人物、車両といった遮蔽物(又は障害物)が存在すると、送信点から受信点に至る電波伝搬の損失が増加し易い。そのため、無線リンクの回線品質が劣化し易く、最悪の場合には無線リンクが切断され得る。 Furthermore, in the high frequency band, radio waves tend to travel in a straight line, so if there is an obstruction (or obstacle) between the transmitting point and the receiving point, such as a building, tree, person, or vehicle, the loss of radio wave propagation from the transmitting point to the receiving point is likely to increase. This makes it easy for the line quality of the wireless link to deteriorate, and in the worst case scenario, the wireless link may be disconnected.

そこで、本願発明者らは、非特許文献1に記載の方式を、高周波数帯においてBF技術を適用する場合に適合させ、例えば、LTEのような既存システムの帯域幅よりも、高周波数帯の持つ広い帯域幅を活かした、より高スループットの無線BHネットワーク技術の開発に至った。 Therefore, the inventors of the present application adapted the method described in Non-Patent Document 1 to the case where BF technology is applied in high frequency bands, and developed a wireless BH network technology with higher throughput that takes advantage of the wider bandwidth of high frequency bands than the bandwidth of existing systems such as LTE.

以下、高周波数帯の持つ広い帯域幅を活かすことで高いスループットを実現でき、また高周波数帯の電波伝搬損失を補償できる、BFをBHリンクに適用した無線BH技術の非限定的な実施例について説明する。 Below, we will explain a non-limiting example of wireless BH technology that applies BF to a BH link, which can achieve high throughput by taking advantage of the wide bandwidth of high frequency bands and compensate for radio wave propagation loss in high frequency bands.

<システム構成例>
図1は、一実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す無線通信システム1は、例示的に、複数のノード3を備える。図1には、非限定的な一例として、ノード番号#0~#7を付して示す8台のノード3が例示されている。ノード3の数は、2以上かつ8未満でもよいし9以上でもよい。
<System configuration example>
Fig. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a wireless communication system according to an embodiment. The wireless communication system 1 shown in Fig. 1 illustratively includes a plurality of nodes 3. In Fig. 1, eight nodes 3 are illustrated as a non-limiting example, and are indicated by node numbers #0 to #7. The number of nodes 3 may be two or more and less than eight, or may be nine or more.

個々のノード3は、無線通信が可能な無線機器の一例である。そのため、ノード3のそれぞれは、「無線ノード3」と称されてもよい。 Each node 3 is an example of a wireless device capable of wireless communication. Therefore, each node 3 may be referred to as a "wireless node 3."

個々のノード3は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線LAN関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード3が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード3が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。 Each node 3 forms an area in which wireless communication is possible. The "area in which wireless communication is possible" may be called a "wireless communication area," "wireless area," "communication area," "service area," "coverage area," "cover area," or the like. A wireless communication area formed by nodes 3 that conform to or are based on wireless LAN-related standards may be considered to correspond to a "cell," a term used in cellular communication. For example, a wireless communication area formed by individual nodes 3 may be considered to correspond to a "femtocell," which is classified as a "small cell."

ノード3のそれぞれは、他のノード3のサービスエリアに位置する場合に、当該他のノード3と無線通信することが可能である。複数のノード3は、例えば、バックボーンネットワーク5と端末装置7との間の通信を無線によって中継する無線バックホール(BH)ネットワークを形成する。「無線BHネットワーク」は、「無線」を省略して「BHネットワーク」と称されてもよい。 When each node 3 is located in the service area of another node 3, it is capable of wireless communication with the other node 3. A plurality of nodes 3 form, for example, a wireless backhaul (BH) network that wirelessly relays communication between a backbone network 5 and a terminal device 7. A "wireless BH network" may be referred to as a "BH network" by omitting "wireless."

「BHネットワーク」は、「中継ネットワーク」と称されてもよい。BHネットワークのエンティティである個々のノード3は、「中継ノード」と称されてもよい。 The "BH network" may be referred to as a "relay network." Individual nodes 3 that are entities of the BH network may be referred to as "relay nodes."

バックボーンネットワーク5は、例示的に、インターネット等の大規模な通信ネットワークである。「バックボーンネットワーク」は、「コアネットワーク」、又は、「グローバルネットワーク」等と称されてもよい。 The backbone network 5 is, for example, a large-scale communication network such as the Internet. The "backbone network" may also be referred to as a "core network" or a "global network", etc.

BHネットワークにおいて無線信号が伝送される経路又は区間は、「無線BH通信路」、「無線BH伝送路」、「無線BH回線」、「無線BH接続」、「無線BHチャネル」、「無線リンク」、又は、「ホップリンク」と相互に読み替えられてもよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよく、また、「BH」は「中継(Relay)」に読み替えられてもよい。 The path or section through which a wireless signal is transmitted in a BH network may be interchangeably referred to as a "wireless BH communication path," "wireless BH transmission path," "wireless BH line," "wireless BH connection," "wireless BH channel," "wireless link," or "hop link." In these terms, "wireless" may be omitted, and "BH" may be interchangeably referred to as "relay."

これに対し、例えば、端末装置7とBHネットワークとの間において無線信号が伝送される区間は、「無線アクセス回線」、又は、「無線アクセスチャネル」と称されてよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよい。 In contrast, for example, the section where wireless signals are transmitted between the terminal device 7 and the BH network may be called a "wireless access line" or a "wireless access channel." In these terms, "wireless" may be omitted.

なお、以下の説明において、「信号」という用語は、「フレーム」又は「パケット」といった、信号が時間的に区切られた単位の用語に読み替えられてもよい。 In the following description, the term "signal" may be interpreted as a term that refers to a unit of a signal divided over time, such as "frame" or "packet."

無線BH回線及び無線アクセス回線には、互いに異なる周波数(チャネル)が割り当てられてよい。 The wireless base station line and the wireless access line may be assigned different frequencies (channels).

複数のノード3のうちの一部のノード3は、バックボーンネットワーク5に有線接続されてよい。図1には、1つのノード#0が、バックボーンネットワーク5に有線接続された態様が例示されている。有線接続には、例えば、LANケーブル、又は光ファイバケーブルが適用されてよい。 Some of the multiple nodes 3 may be wired to the backbone network 5. FIG. 1 illustrates an example in which one node #0 is wired to the backbone network 5. For example, a LAN cable or an optical fiber cable may be used for the wired connection.

バックボーンネットワーク5に有線接続されたノード#0は、「コアノード(CN)」と称されてよい。BHネットワークを形成する複数のノード3のうち、CN#0を除いた個々のノード3は、「スレーブノード(SN)」と称されてよい。例えば図1において、ノード#1~#7は、いずれもSNである。なお、CNの数は、2以上であってもよく、SNの数は、7未満であってもよいし、8以上であってもよい。 Node #0, which is connected by wire to the backbone network 5, may be referred to as a "core node (CN)." Of the multiple nodes 3 forming the BH network, each node 3, except for CN #0, may be referred to as a "slave node (SN)." For example, in FIG. 1, nodes #1 to #7 are all SNs. The number of CNs may be two or more, and the number of SNs may be less than seven or eight or more.

なお、図1において、個々のノード3に付した#0~#7は、個々のノード3の識別に用いられる情報(以下「ノード識別情報」と略称することがある)の一例である。ノード識別情報は、同じBHネットワークにおいて個々のノード3を一意に識別可能な情報であればよく、例えば、ノード番号、機器の識別子、又は、アドレス情報等であってよい。アドレス情報の非限定的な一例は、MAC(Media Access Control)アドレスである。 Note that in FIG. 1, #0 to #7 assigned to each node 3 are an example of information used to identify each node 3 (hereinafter sometimes abbreviated as "node identification information"). Node identification information may be any information that can uniquely identify each node 3 in the same BH network, and may be, for example, a node number, a device identifier, or address information. A non-limiting example of address information is a MAC (Media Access Control) address.

BHネットワークは、1つのCN3(#0)をルート(根)ノードとした1つ以上のツリー構造(「ツリートポロジ」と称されてもよい)を有してよい。なお、BHネットワークの構造は、ツリー構造に限られない。 The BH network may have one or more tree structures (which may be referred to as "tree topologies") with one CN3 (#0) as the root node. Note that the structure of the BH network is not limited to a tree structure.

ツリートポロジにおいて、子ノードを有さないSN3は「葉(リーフ)ノード」と称されてよく、子ノードを有するSN3は「内部ノード」と称されてよい。例えば、図1において、SN#2、#6、#7は、いずれも「リーフノード」に相当する。また、SN#1、#3、#4、#5は、いずれも「内部ノード」に相当する。 In a tree topology, an SN3 that has no child nodes may be referred to as a "leaf node," and an SN3 that has child nodes may be referred to as an "internal node." For example, in FIG. 1, SNs #2, #6, and #7 all correspond to "leaf nodes." Also, SNs #1, #3, #4, and #5 all correspond to "internal nodes."

無線BH回線には、コアノード3からリーフノード3へ向かう方向の「下り回線」と、リーフノード3からコアノード3へ向かう方向の「上り回線」と、が含まれてよい。「下り回線」及び「上り回線」は、それぞれ、セルラー通信における呼称に倣って「ダウンリンク(DL)」及び「アップリンク(UL)」と称されてもよい。 The wireless BH line may include a "downlink" in the direction from the core node 3 to the leaf node 3, and an "uplink" in the direction from the leaf node 3 to the core node 3. The "downlink" and "uplink" may be referred to as "downlink (DL)" and "uplink (UL)", respectively, following the names used in cellular communications.

「下り回線」における信号(下り信号)の流れは、「ダウンストリーム」と称されてよく、「上り回線」における信号(上り信号)の流れは、「アップストリーム」と称されてよい。「下り信号」及び「上り信号」のそれぞれには、制御信号及びデータ信号が含まれてよい。「制御信号」には、「データ信号」には該当しない信号が含まれてよい。 The flow of signals (downstream signals) on the "downstream line" may be referred to as "downstream," and the flow of signals (upstream signals) on the "upstream line" may be referred to as "upstream." Each of the "downstream signals" and "upstream signals" may include control signals and data signals. "Control signals" may include signals that do not fall under the category of "data signals."

なお、「子ノード」は、「下り回線」に着目した場合の、或るノードの下流に無線リンクによって接続されたノード(下流ノード)に相当すると捉えてもよい。下り回線に着目した場合の、或るノードの上流に無線リンクによって接続されたノードは、「親ノード」又は「上流ノード」と称されてもよい。「上り回線」に着目した場合、「子ノード」(下流ノード)と「親ノード」(上流ノード)との関係は、逆転する。 Note that a "child node" may be considered to correspond to a node (downstream node) connected downstream of a certain node by a wireless link when focusing on the "downstream line." A node connected upstream of a certain node by a wireless link when focusing on the downstream line may be called a "parent node" or "upstream node." When focusing on the "upstream line," the relationship between a "child node" (downstream node) and a "parent node" (upstream node) is reversed.

また、「下り回線」に着目した場合、「コアノード」は、「始点ノード」又は「起点ノード」と称されてもよく、「リーフノード」は、「終点ノード」あるいは「エッジノード」と称されてもよい。「内部ノード」は、「中間ノード」又は「中継ノード」と称されてもよい。 Also, when focusing on the "downlink", a "core node" may be called an "start node" or "origin node", and a "leaf node" may be called an "end node" or "edge node". An "internal node" may be called an "intermediate node" or "relay node".

BHネットワークにおけるツリー構造の経路(ツリートポロジ)は、例えば、CN3から特定のSN3に至る経路のメトリック(以下「経路メトリック」と略称することがある)に基づいて構築されてよい。経路メトリックには、CN3から特定のSN3に至る無線区間の電波伝搬の品質又は性能を示す指標(以下「伝搬品質指標」と称する)が用いられてよい。 The tree-structured route (tree topology) in the BH network may be constructed, for example, based on the metric of the route from CN3 to a specific SN3 (hereinafter sometimes abbreviated as "route metric"). The route metric may be an index indicating the quality or performance of radio wave propagation in the wireless section from CN3 to a specific SN3 (hereinafter referred to as "propagation quality index").

伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度(例えば、RSSI;Received Signal Strength Indicator)、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。「電波伝搬損失」は、「パスロス」に読み替えられてもよい。 Non-limiting examples of propagation quality indicators include the received power or strength of a wireless signal (e.g., Received Signal Strength Indicator (RSSI)), radio wave propagation loss, and propagation delay. "Radio wave propagation loss" may be read as "path loss."

伝搬品質指標には、以上の指標候補の中から選択された1つ又は2つ以上の組み合わせが用いられてよい。なお、本実施形態において、伝搬品質指標には、ホップ数といった経路の距離に関する指標は用いられなくてよい。 The propagation quality index may be one or a combination of two or more selected from the above index candidates. Note that in this embodiment, the propagation quality index does not need to use an index related to the distance of the route, such as the number of hops.

例えば、CN3を起点に信号(例えば、制御信号)を送信することで、制御信号の送信ノード3と受信ノード3との間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノード3において求めることができる。 For example, by transmitting a signal (e.g., a control signal) starting from CN3, the radio wave propagation loss of each wireless section between the transmitting node 3 and the receiving node 3 of the control signal can be calculated at the receiving node 3.

そして、受信ノード3のそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報(別言すると、累積値)を、ノード3間で伝達できる。 Then, each receiving node 3 transmits the obtained radio wave propagation loss information together with the control signal, so that information on the cumulative radio wave propagation loss (in other words, the cumulative value) of the wireless section through which the control signal has propagated can be transmitted between nodes 3.

個々のノード3は、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノード3を1つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。 Each node 3, for example, calculates a route metric based on the cumulative radio wave propagation loss for each upstream node candidate that is the source of the control signal, and selects one node 3 from among the upstream node candidates that has, for example, the smallest route metric. This allows a tree-structured route with the smallest radio wave propagation loss to be constructed.

ツリー構造の経路(以下「ツリー経路」と称することがある)は、CN3を起点に制御信号を定期又は不定期に送信することで、ダイナミックに、あるいは、アダプティブに更新することができる。 The tree-structured route (hereinafter sometimes referred to as the "tree route") can be dynamically or adaptively updated by sending control signals periodically or irregularly starting from CN3.

以下、このようなツリー経路の構築及び更新に関わる処理又は制御を、便宜的に、「経路制御」と称することがある。 Hereinafter, the processing or control involved in constructing and updating such tree routes may be referred to as "route control" for convenience.

なお、BH回線の下り回線及び上り回線の少なくとも1つには、有線回線が含まれてもよい。BH回線の下り回線及び上り回線の少なくとも1つに有線回線が含まれる場合、有線区間の経路メトリックは、無線区間において想定される伝搬損失よりも小さい所定値(例えば、最小値)によって計算されてよい。 In addition, at least one of the downlink and uplink of the BH line may include a wired line. If at least one of the downlink and uplink of the BH line includes a wired line, the route metric of the wired section may be calculated using a predetermined value (e.g., a minimum value) that is smaller than the propagation loss expected in the wireless section.

端末装置7は、いずれかのSN3のサービスエリアに位置する場合に、BHネットワークを形成する複数のSN3のいずれかに無線アクセス回線によって接続することで、BH回線経由でバックボーンネットワーク5と通信する。なお、端末装置7は、SN3の何れか(図1では、一例として、SN#3)に、有線回線(有線IF)によって接続されてもよい。非限定的な一例として、端末装置7は、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末等の移動可能な端末であってよい。 When the terminal device 7 is located in the service area of any of the SNs 3, it connects to any of the multiple SNs 3 forming the BH network via a wireless access line, and communicates with the backbone network 5 via the BH line. The terminal device 7 may also be connected to any of the SNs 3 (SN#3 as an example in FIG. 1) via a wired line (wired IF). As a non-limiting example, the terminal device 7 may be a mobile terminal such as a mobile phone, smartphone, or tablet terminal.

無線アクセス回線には、例示的に、CDMA(Code Division Multiple Access)、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、及び、SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)等のうちのいずれかが適用されてもよい。OFDMAは、例えば、IEEE802.11、IEEE802.16、LTE(Long Term Evolution)、LTE-Advanced等の無線技術によって具現されてよい。 For example, any of the following may be applied to the wireless access line: Code Division Multiple Access (CDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), and Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA). OFDMA may be implemented by wireless technologies such as IEEE802.11, IEEE802.16, Long Term Evolution (LTE), and LTE-Advanced.

無線BH回線及び/又は無線アクセス回線における下り回線及び/又は上り回線の全部又は一部には、複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイによるMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が適用されてもよい。 MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology using an antenna array having multiple antenna elements may be applied to all or part of the downlink and/or uplink in the wireless base station line and/or wireless access line.

例えば、CN3-SN3間、SN3-SN3間、及び、SN3-端末装置7間のいずれか1つ以上の区間の下り回線及び/又は上り回線において、アンテナアレイを用いたビームフォーミングが行われてもよい。なお、アンテナアレイを用いたビームフォーミングについては、後述する。 For example, beamforming using an antenna array may be performed on the downlink and/or uplink of one or more sections between CN3 and SN3, between SN3 and SN3, and between SN3 and terminal device 7. Beamforming using an antenna array will be described later.

なお、以下において、信号の「伝送」という用語は、信号の「中継」、「転送」、「伝搬」、「伝達」、「ルーティング」、又は、「フォワーディング」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。信号の「中継」は、信号の「ブリッジ」に読み替えられてもよい。 In the following, the term "transmission" of a signal may be read as other terms such as "relay," "transfer," "propagation," "conveyance," "routing," or "forwarding" of a signal. "Relay" of a signal may be read as "bridging" of a signal.

また、信号の「送信」という用語には、信号の「フラッディング」、「ブロードキャスト」、「マルチキャスト」、又は、「ユニキャスト」等の意味が含まれてよい。回線の「接続」という用語は、有線及び/又は無線の通信リンクが「確立」又は「リンクアップ」した状態を意味する、と捉えてもよい。 The term "transmission" of a signal may include the meaning of "flooding," "broadcasting," "multicasting," or "unicasting" of a signal. The term "connection" of a line may be taken to mean a state in which a wired and/or wireless communication link is "established" or "linked up."

「装置」という用語は、「回路」、「デバイス」、「ユニット」、又は、「モジュール」といった用語に相互に読み替えられてもよい。「インタフェース(IF)」という用語は、「アダプタ」、「ボード」、「カード」、又は、「モジュール」、「チップ」といった用語に相互に読み替えられてもよい。 The term "apparatus" may be interchangeably read as "circuit," "device," "unit," or "module." The term "interface (IF)" may be interchangeably read as "adapter," "board," "card," "module," or "chip."

ノード3及び/又は端末装置7は、IoT(Internet of Things)機器であってもよい。IoTによって、様々な「物」に無線通信機能が搭載され得る。無線通信機能を搭載した様々な「物」は、無線アクセス回線及び/又は無線BH回線を介してバックボーンネットワーク5に接続して通信を行なうことができる。 The node 3 and/or the terminal device 7 may be an IoT (Internet of Things) device. With the IoT, various "things" can be equipped with wireless communication functions. Various "things" equipped with wireless communication functions can connect to the backbone network 5 via wireless access lines and/or wireless BH lines to communicate.

例えば、IoT機器には、無線通信機能を具備したセンサデバイスやメータ(測定器)等が含まれてよい。センサデバイス及び/又はメータを搭載した監視カメラ及び/又は火災報知器のような、センシング機能及び/又はモニタ機能を有する機器がノード3及び/又は端末装置7に該当してもよい。したがって、BHネットワークは、例えば、センサネットワーク及び/又は監視ネットワークに該当してもよい。なお、IoT機器による無線通信は、MTC(Machine Type Communications)と称されることがある。そのため、IoT機器は、「MTCデバイス」と称されることがある。 For example, IoT devices may include sensor devices and meters (measuring instruments) equipped with wireless communication functions. Devices with sensing and/or monitoring functions, such as surveillance cameras and/or fire alarms equipped with sensor devices and/or meters, may correspond to the nodes 3 and/or terminal devices 7. Therefore, the BH network may correspond to, for example, a sensor network and/or a monitoring network. Note that wireless communication by IoT devices is sometimes referred to as MTC (Machine Type Communications). Therefore, IoT devices are sometimes referred to as "MTC devices."

以下、無線通信システム1を構成するノード3のプロトコルスタックの一例及びハードウェア構成の一例について説明する。 Below, an example of a protocol stack and an example of a hardware configuration of node 3 that constitutes wireless communication system 1 will be described.

<ノード3のプロトコルスタックの一例>
図2は、一実施の形態に係る無線ノードのプロトコルスタックを示す図である。図2に示すように、レイヤ2.5は、レイヤ2とレイヤ3の間に位置づけられ、BH回線の無線マルチホップ伝送を司る。
<An example of a protocol stack for node 3>
2 is a diagram showing a protocol stack of a wireless node according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG 2. Layer 2.5 is positioned between Layer 2 and Layer 3, and controls wireless multi-hop transmission of the BH link.

レイヤ1は、PHYレイヤと称されてよい。レイヤ1では、例示的に、BF機能を有する無線伝送が行われる。例えば、レイヤ1は、IEEE802.11ay、及び/または、5G(NR)の無線規格に準拠する。 Layer 1 may be referred to as the PHY layer. In Layer 1, wireless transmission with BF functionality is performed, for example. For example, Layer 1 complies with IEEE 802.11ay and/or 5G (NR) wireless standards.

レイヤ2.5では、「メッシュリンク確立」と、「経路制御」とが分離独立する。 In layer 2.5, "mesh link establishment" and "route control" are separated and independent.

「メッシュリンク確立」においては、各ノードは、周辺ノードのスキャンを行い、バックホールネットワークにおけるメッシュリンクをリンクアップさせ、リンクアップした周辺ノードに関する情報(ノード情報)を記憶する。ここで、或るノード3の周辺ノードとは、例えば、或るノード3が送信した信号(例えば、ビーコン信号)を受信可能な位置に存在するノードに該当してよい。 In "mesh link establishment," each node scans for neighboring nodes, links up mesh links in the backhaul network, and stores information (node information) about the neighboring nodes that have been linked up. Here, the neighboring nodes of a certain node 3 may correspond to nodes that are located in positions that can receive signals (e.g., beacon signals) transmitted by the certain node 3, for example.

「経路制御」においては、各スレーブノードとコアノードとの間のマルチホップの経路が動的に構築される。レイヤ2.5の2つの階層による階層化では、「メッシュリンク確立」がレイヤ2.5の下層に位置付けられ、「経路制御」がレイヤ2.5の上層に位置付けられる。 In "routing control", multi-hop routes between each slave node and the core node are dynamically constructed. In the two-layer hierarchy of layer 2.5, "mesh link establishment" is positioned in the lower layer of layer 2.5, and "routing control" is positioned in the upper layer of layer 2.5.

レイヤ2.5の階層化により、送信ノードがデータのフレーム転送を実行する段階で、どのノード宛にデータ転送すべきかが事前に把握でき、遅延時間を最小に抑えたデータ転送が実行できる。 The Layer 2.5 hierarchy allows the sending node to know in advance which node the data should be forwarded to when it forwards a frame of data, enabling data transfer with minimal latency.

BH回線の無線マルチホップ伝送において、高周波数帯のBF伝送を適用する場合には、例えば、レイヤ2.5を含む無線ノード3のプロトコルスタックにおいて、以下の3点の処理が実行される。 When applying high-frequency band BF transmission to wireless multi-hop transmission over a BH line, the following three processes are executed in the protocol stack of wireless node 3, which includes layer 2.5, for example.

(1)メッシュリンク確立の処理において、各ノードが周辺ノードに関する情報(ノード情報)を記憶する処理と、ノード間のBF伝送のためのBF制御の処理とが実行される。なお、BF制御については、後述する。 (1) In the process of establishing a mesh link, each node stores information about surrounding nodes (node information) and performs BF control for BF transmission between nodes. BF control will be described later.

(2)経路制御の処理において、ノード間の伝搬品質の評価を行うRSSI測定の対象である経路制御パケットがブロードキャストされる代わりに、ノード間のBFを用いてユニキャストされる。各ノードは、ユニキャストされた経路制御パケットを受信し、RSSI測定を行う。 (2) In the process of routing control, the routing control packets that are the subject of RSSI measurements to evaluate the propagation quality between nodes are unicast using the BF between the nodes instead of being broadcast. Each node receives the unicast routing control packets and performs RSSI measurements.

データが、ノード間のBFを用いて送受信される場合、マルチホップの経路を決定する経路制御の処理においても、BFを用いたユニキャストでの経路制御パケットの送受信での伝搬品質の評価を実行する方が、ブロードキャストされる経路制御パケットの送受信よりも、的確なマルチホップ経路が構築できる。 When data is transmitted and received using BFs between nodes, even in the route control process that determines a multi-hop route, evaluating the propagation quality by transmitting and receiving route control packets by unicast using BFs can build a more accurate multi-hop route than transmitting and receiving route control packets that are broadcast.

但し、経路制御の処理において、ノード間の伝搬品質の評価が、ブロードキャストされる経路制御パケットにより実行されてもよい。ノード間の伝搬品質の評価がブロードキャストされる経路制御パケットにより実行される場合、経路制御パケットの送信回数を抑制できるため、経路制御の実行時間を短縮実行できる。また、ブロードキャストされる経路制御パケットによるノード間の伝搬品質の評価であっても、ある程度は正しい評価が可能である。 However, in the process of route control, the evaluation of the propagation quality between nodes may be performed by broadcasting route control packets. When the evaluation of the propagation quality between nodes is performed by broadcasting route control packets, the number of times route control packets are sent can be reduced, and therefore the execution time of route control can be shortened. Furthermore, even when the propagation quality between nodes is evaluated by broadcasting route control packets, it is possible to perform an accurate evaluation to a certain extent.

(3)経路制御の処理において、メッシュリンクに含まれるノード間の無線リンクの一部を除外した(別言すると、使用しない)場合の中継経路が予め決定される。一部の無線リンクを除外した状態の経路制御において決定した中継経路は、「代替中継経路」と称されてよい。そして、ノード間の無線リンクの回線品質が劣化した場合に、劣化した無線リンクを含まない代替中継経路に切替えた中継経路が決定される。 (3) In the process of route control, a relay route is determined in advance when some of the wireless links between the nodes included in the mesh link are excluded (in other words, are not used). The relay route determined in route control in a state in which some of the wireless links are excluded may be called an "alternative relay route." Then, when the line quality of the wireless link between the nodes deteriorates, a relay route is determined that is switched to an alternative relay route that does not include the deteriorated wireless link.

高周波数帯、例えば、ミリ波帯では、電波の直進性が強く、送信点と受信点の間に建造物、樹木、人物、車両などの遮蔽物が存在する場合に、送信点から受信点に至る電波伝搬の損失が極めて大きくなる。そのため、送信点である無線ノードと受信点である無線ノードとの間の無線リンクの回線品質が大幅に劣化した場合、経路制御処理によって劣化した無線リンクを含まないマルチホップの経路での中継伝送経路が選定されてその経路での中継伝送が行われる。 In high frequency bands, such as the millimeter wave band, radio waves tend to travel in a straight line, and when there is an obstruction between the transmission point and the reception point, such as a building, tree, person, or vehicle, the loss of radio wave propagation from the transmission point to the reception point becomes extremely large. Therefore, when the line quality of the wireless link between the wireless node that is the transmission point and the wireless node that is the reception point deteriorates significantly, a relay transmission route is selected by the route control process along a multi-hop route that does not include the deteriorated wireless link, and relay transmission is performed along that route.

<ノード3のハードウェア構成の一例>
図3は、一実施の形態に係る無線ノード3のハードウェア構成例を示すブロック図である。図3に例示した構成例は、CN3及びSN3に共通でよい。図3に示すように、ノード3は、例えば、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、有線IF37、有線IF39、並びに、バス38を備えてよい。
<Example of Hardware Configuration of Node 3>
Fig. 3 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a wireless node 3 according to an embodiment. The example configuration shown in Fig. 3 may be common to the CN 3 and the SN 3. As shown in Fig. 3, the node 3 may include, for example, a processor 31, a memory 32, a storage 33, an input/output (I/O) device 34, wireless IFs 35 and 36, a wired IF 37, a wired IF 39, and a bus 38.

なお、図3に例示したハードウェア構成例において、ハードウェアの増減が適宜に行なわれてもよい。例えば、任意のハードウェアブロックの追加や削除、分割、任意の組み合わせでの統合、バス38の追加又は削除等が、適宜に行なわれてよい。 In addition, in the example hardware configuration shown in FIG. 3, the amount of hardware may be increased or decreased as appropriate. For example, any hardware block may be added, removed, divided, or integrated in any combination, and bus 38 may be added or removed as appropriate.

プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、並びに、有線IF37及び39は、例えば、バス38に接続されて相互に通信することが可能である。バス38の数は、1つでもよいし複数でもよい。 The processor 31, memory 32, storage 33, input/output (I/O) device 34, wireless IFs 35 and 36, and wired IFs 37 and 39 can be connected to, for example, a bus 38 to communicate with each other. The number of buses 38 may be one or more.

プロセッサ31は、ノード3に複数備えられてもよい。また、ノード3における処理は、1つのプロセッサ31によって実行されてもよいし、複数のプロセッサ31によって実行されてもよい。1つ又は複数のプロセッサ31において、複数の処理が、同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ31は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ31は、1つ以上のチップを用いて実装されてよい。 A plurality of processors 31 may be provided in the node 3. Furthermore, the processing in the node 3 may be executed by one processor 31 or by multiple processors 31. In one or multiple processors 31, multiple processes may be executed simultaneously, in parallel, or sequentially, or may be executed by other methods. The processor 31 may be a single-core processor or a multi-core processor. The processor 31 may be implemented using one or more chips.

ノード3が有する1つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ31及びメモリ32等のハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、「エンジン」、又は「ソフトウェアモジュール」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。 One or more functions possessed by node 3 are realized, for example, by loading specific software into hardware such as processor 31 and memory 32. Note that "software" may be interchangeably interpreted as other terms such as "program," "application," "engine," or "software module."

例えば、プロセッサ31は、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、例えば、無線IF35、無線IF36、及び、有線IF37の少なくとも1つによる電気通信回線を介した通信によって、ノード3に提供されてもよい。 For example, the processor 31 reads and executes a program by controlling one or both of reading and writing data stored in one or both of the memory 32 and the storage 33. Note that the program may be provided to the node 3 by communication via a telecommunication line using at least one of the wireless IF 35, the wireless IF 36, and the wired IF 37, for example.

プログラムは、ノード3における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、ノード3の1つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ32又はストレージ33に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム(OS)の一部として記述されてもよい。 The program may be a program that causes a computer to execute all or part of the processing in node 3. One or more functions of node 3 are realized in response to execution of program code contained in the program. All or part of the program code may be stored in memory 32 or storage 33, or may be written as part of the operating system (OS).

プロセッサ31は、処理部の一例であり、例えば、OSを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ31は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)を用いて構成されてもよい。 The processor 31 is an example of a processing unit, and for example, operates an OS to control the entire computer. The processor 31 may be configured using a central processing unit (CPU) that includes an interface with peripheral devices, a control device, an arithmetic unit, a register, etc.

また、プロセッサ31は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ33からメモリ32に読み出して各種の処理を実行する。 The processor 31 also reads, for example, one or both of programs and data from the storage 33 to the memory 32 and executes various processes.

メモリ32は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ROM、EPROM、EEPROM、RAM、SSDなどの少なくとも1つを用いて構成されてよい。なお、「ROM」は、「Read Only Memory」の略称であり、「EPROM」は、「Erasable Programmable ROM」の略称である。「EEPROM」は、「Electrically Erasable Programmable ROM」の略称であり、「RAM」は、「Random Access Memory」の略称であり、「SSD」は、「Solid State Drive」の略称である。 The memory 32 is an example of a computer-readable recording medium, and may be configured using at least one of, for example, a ROM, an EPROM, an EEPROM, a RAM, an SSD, etc. Note that "ROM" is an abbreviation for "Read Only Memory", and "EPROM" is an abbreviation for "Erasable Programmable ROM". "EEPROM" is an abbreviation for "Electrically Erasable Programmable ROM", "RAM" is an abbreviation for "Random Access Memory", and "SSD" is an abbreviation for "Solid State Drive".

メモリ32は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、又は、主記憶装置と呼ばれてもよい。 Memory 32 may also be called a register, cache, main memory, work memory, or primary storage device.

ストレージ33は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップ等の少なくとも1つを用いて構成されてもよい。ストレージ33は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。 Storage 33 is an example of a computer-readable recording medium, and may be configured using at least one of an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disk drive (HDD), a flexible disk, a magneto-optical disk (e.g., a compact disk, a digital versatile disk, a Blu-ray (registered trademark) disk), a smart card, a flash memory (e.g., a card, a stick, a key drive), a flexible disk, a magnetic strip, etc. Storage 33 may also be referred to as an auxiliary storage device. The above-mentioned recording medium may be, for example, a database, a server, or other suitable medium that includes one or both of memory 32 and storage 33.

入出力(I/O)装置34は、ノード3の外部から信号の入力を受け付ける入力デバイス、及び、ノード3から外部へ信号を出力する出力デバイスの一例である。入力デバイスには、例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、及び、センサの1つ以上が含まれてよい。出力デバイスには、例示的に、ディスプレイ、スピーカ、及び、LED(Light Emitting Diode)のような発光デバイスの1つ以上が含まれてよい。 The input/output (I/O) device 34 is an example of an input device that accepts input of a signal from outside the node 3, and an output device that outputs a signal from the node 3 to the outside. The input device may include, for example, one or more of a keyboard, a mouse, a microphone, a switch, a button, and a sensor. The output device may include, for example, one or more of a display, a speaker, and a light-emitting device such as an LED (Light Emitting Diode).

ボタンには、例えば、電源ボタン及び/又はリセットボタンが含まれてよい。電源ボタンは、例えば、ノード3の起動及びシャットダウンのために操作される。リセット(又はリルート)ボタンは、例えば、ツリー経路の意図的なリセット、及び/又は、再構築(又は、リルート)を指示するために操作される。 The buttons may include, for example, a power button and/or a reset button. The power button is operated, for example, to start up and shut down the node 3. The reset (or reroute) button is operated, for example, to indicate an intentional reset and/or restructuring (or reroute) of the tree path.

なお、入出力(I/O)装置34は、入力と出力とで個別の構成でもよい。また、入出力(I/O)装置34は、例えば、タッチパネル式のディスプレイのように、入力と出力とが一体の構成であってもよい。 The input/output (I/O) device 34 may be configured with separate input and output. Also, the input/output (I/O) device 34 may be configured with an integrated input and output, such as a touch panel display.

無線IF35は、例示的に、端末装置7との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線IF35には、例えば、1つ以上のアンテナ350、図示を省略した、ベースバンド(BB)信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。 The wireless IF 35, for example, transmits and receives wireless signals over an access line between the terminal device 7. The wireless IF 35 may include, for example, one or more antennas 350, a baseband (BB) signal processing circuit, a MAC processing circuit, an up-converter, a down-converter, and an amplifier (not shown).

無線IF35のBB信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。 The BB signal processing circuit of the wireless IF 35 may, for example, include an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating the transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding the received signal.

アンテナ350は、例示的に、m個の信号を多重するm多重MIMO用アンテナであってよい。例えば、m=8であってもよいし、mは8と異なる正の整数であってもよい。 The antenna 350 may be, for example, an m-multiplexed MIMO antenna that multiplexes m signals. For example, m may be 8, or m may be a positive integer other than 8.

無線IF36は、例示的に、他のSN3との間のBH回線における無線信号の送受信を行う。なお、無線IF36の内部の構成例については、後述する。 The wireless IF 36, for example, transmits and receives wireless signals over the BH line with other SNs 3. An example of the internal configuration of the wireless IF 36 will be described later.

無線IF35及び無線IF36は、それぞれ、無線通信部35及び無線通信部36と称されてもよい。 Wireless IF 35 and wireless IF 36 may be referred to as wireless communication unit 35 and wireless communication unit 36, respectively.

有線IF37は、例示的に、バックボーンネットワーク5、及び/又は、上流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。また、有線IF39は、例示的に、端末装置7、及び/又は、下流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。有線IF37及び39には、例えば、イーサネット(登録商標)規格に準拠したネットワークインタフェースが用いられてよい。なお、有線IF37及び39は、少なくともCN3に備えられていればよく、SN3には備えられなくてもよい(別言すると、SN3にとってはオプションであってもよい)。ただし、BH回線の一部が有線接続される場合、有線IF37及び39が当該有線接続に用いられてよい。 The wired IF 37, for example, transmits and receives signals via a wired connection between the backbone network 5 and/or the upstream node 3. The wired IF 39, for example, transmits and receives signals via a wired connection between the terminal device 7 and/or the downstream node 3. For the wired IFs 37 and 39, for example, a network interface conforming to the Ethernet (registered trademark) standard may be used. Note that the wired IFs 37 and 39 only need to be provided in at least the CN 3, and do not have to be provided in the SN 3 (in other words, they may be optional for the SN 3). However, if part of the BH line is connected via a wired connection, the wired IFs 37 and 39 may be used for the wired connection.

ノード3は、マイクロプロセッサ、DSP、ASIC、PLD、FPGAなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ31は、これらのハードウェアの少なくとも1つを含んで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図5にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。 Node 3 may be configured to include hardware such as a microprocessor, DSP, ASIC, PLD, FPGA, etc. For example, processor 31 may be implemented to include at least one of these pieces of hardware. The hardware may realize some or all of the functional blocks described later in FIG. 5.

なお、「DSP」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ASIC」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「PLD」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「FPGA」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。 Note that "DSP" is an abbreviation for "Digital Signal Processor," and "ASIC" is an abbreviation for "Application Specific Integrated Circuit." "PLD" is an abbreviation for "Programmable Logic Device," and "FPGA" is an abbreviation for "Field Programmable Gate Array."

無線IF36(無線通信部36)について説明する。 The following describes the wireless IF 36 (wireless communication unit 36).

例示的に、無線IF36には、入出力(I/O)装置34からの入力データが、送信データ#1~送信データ#nのn系列(nは、1以上の整数)に分割されて入力される。ここで、nは、ノード3が同時に送信できる指向性方向の最大の数を表す。例えば、nが1の場合、ノード3は、1つの方向(例えば、1つの宛先のノード)に対してデータを送信する。nが2以上の場合、ノード3は、複数の方向(例えば、複数の宛先のノード)に対してデータを同時に送信する。 For example, input data from the input/output (I/O) device 34 is divided into n series of transmission data #1 to transmission data #n (n is an integer equal to or greater than 1) and input to the wireless IF 36. Here, n represents the maximum number of directional directions in which the node 3 can transmit simultaneously. For example, when n is 1, the node 3 transmits data in one direction (e.g., to one destination node). When n is 2 or greater, the node 3 transmits data in multiple directions (e.g., to multiple destination nodes) simultaneously.

送信デジタルBF制御部361は、例えば、n系列のそれぞれの送信データに対して、符号化及び変調処理を行い、n系列のデータ信号を生成する。送信デジタルBF制御部361は、例えば、n系列のそれぞれの送信指向性の方向にビームを形成するための信号の重み付け(送信ウエイトの乗算)を施す。 The transmission digital BF control unit 361 performs, for example, encoding and modulation processing on each of the n series of transmission data to generate n series of data signals. The transmission digital BF control unit 361 performs, for example, weighting of the signals (multiplication by a transmission weight) to form a beam in the direction of the transmission directivity of each of the n series.

Digital to Analog Converter(DAC)362及びRF送信部363は、例えば、n個のデータ信号の系列のそれぞれに対応して設けられる。 A digital to analog converter (DAC) 362 and an RF transmitter 363 are provided corresponding to each of the n data signal series, for example.

DAC362には、例えば、重み付けされたn系列のデータ信号のそれぞれが入力される。DAC362は、例えば、入力されたデータ信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、RF送信部363へ出力する。 For example, each of the n series of weighted data signals is input to the DAC 362. For example, the DAC 362 converts the input data signals from digital signals to analog signals and outputs them to the RF transmission unit 363.

RF送信部363は、例えば、DAC362から入力されるベースバンドのアナログ信号を、搬送波周波数帯のアナログ信号に変換する。 The RF transmitter 363 converts, for example, the baseband analog signal input from the DAC 362 into an analog signal in the carrier frequency band.

RF送信部363の出力は、例えば、送信アナログBF制御部364において、電波を送出するアンテナ素子(アンテナエレメント)で構成されるアンテナ(サブアレイ)360の各アンテナ素子に供給されるアナログ信号へ変換される。なお、送信アナログBF制御部364には、例えば、電力分配器、移相器、増幅器が含まれてよい。また、送信アナログBF制御部364は、後述するアンテナ360の構成に応じた数のアナログ信号を出力してよい。例えば、アンテナ360がn個のサブアレイを有し、各サブアレイが256素子のアンテナ素子を有する場合、送信アナログBF制御部364は、n×256のアナログ信号を出力してよい。 The output of the RF transmission unit 363 is converted, for example, in the transmission analog BF control unit 364 into an analog signal that is supplied to each antenna element of the antenna (subarray) 360, which is composed of antenna elements that transmit radio waves. The transmission analog BF control unit 364 may include, for example, a power distributor, a phase shifter, and an amplifier. The transmission analog BF control unit 364 may output a number of analog signals according to the configuration of the antenna 360, which will be described later. For example, if the antenna 360 has n subarrays, each of which has 256 antenna elements, the transmission analog BF control unit 364 may output n x 256 analog signals.

デュプレクサ365は、例えば、送信信号と受信信号とを分離する。例えば、アナログBF制御部364から出力されるアナログ信号は、デュプレクサ365を通して、アンテナ360へ供給される。 The duplexer 365, for example, separates a transmission signal from a reception signal. For example, the analog signal output from the analog BF control unit 364 is supplied to the antenna 360 through the duplexer 365.

アンテナ360は、例えば、n個のサブアレイを有する。各サブアレイは、例えば、256素子のアンテナ素子を有する。例えば、nは、4であってもよいし、4と異なる正の整数であってもよい。また、各サブアレイのアンテナ素子数は、256素子でもよいし256素子と異なる素子数であってもよい。また、アンテナ素子数は、サブアレイ毎に異なってもよい。サブアレイ当たりのアンテナ素子数が多いほど、サブアレイの指向性はより狭く鋭くなる。 The antenna 360 has, for example, n subarrays. Each subarray has, for example, 256 antenna elements. For example, n may be 4 or a positive integer other than 4. The number of antenna elements in each subarray may be 256 or a number other than 256. The number of antenna elements may differ for each subarray. The more antenna elements there are per subarray, the narrower and sharper the directivity of the subarray becomes.

例えば、nが4の場合、デュプレクサ365を通して供給される信号は、4つのサブアレイから、4方向に各々の指向性を持って送出される。 For example, if n is 4, the signals supplied through the duplexer 365 are sent from four subarrays, each with its own directivity in four directions.

n個のサブアレイを有するアンテナ360において受信された信号は、例えば、デュプレクサ365を通して、受信アナログBF制御部366へ入力される。受信アナログBF制御部366には、アンテナ360の構成に応じた数のアナログ信号が入力されてよい。例えば、アンテナ360がn個のサブアレイを有し、各サブアレイが256素子のアンテナ素子を有する場合、受信アナログBF制御部366には、n×256のアナログ信号が入力されてよい。 A signal received by antenna 360 having n subarrays is input to reception analog BF control unit 366, for example, through duplexer 365. A number of analog signals according to the configuration of antenna 360 may be input to reception analog BF control unit 366. For example, if antenna 360 has n subarrays, each of which has 256 antenna elements, n x 256 analog signals may be input to reception analog BF control unit 366.

受信アナログBF制御部366は、例えば、低雑音増幅器(Low Noise Amplifier(LNA))、移相器を有する。受信アナログBF制御部366は、形成する受信指向性に応じた受信信号の位相を合わせる制御(調整)を行う。受信アナログBF制御部366は、処理を施した受信信号を受信したサブアレイに応じてn個の信号の系列に分けて、RF受信部367へ出力する。 The reception analog BF control unit 366 has, for example, a low noise amplifier (LNA) and a phase shifter. The reception analog BF control unit 366 performs control (adjustment) to align the phase of the reception signal according to the reception directivity to be formed. The reception analog BF control unit 366 divides the processed reception signal into a series of n signals according to the received subarray, and outputs them to the RF reception unit 367.

RF受信部367及びAnalog to Digital Converter(ADC)368は、例えば、n個の信号の系列のそれぞれに対応して設けられる。 The RF receiver 367 and analog to digital converter (ADC) 368 are provided, for example, corresponding to each of the n signal series.

RF受信部367は、例えば、受信アナログBF制御部366から入力される搬送波周波数帯のアナログ信号を、ベースバンドのアナログ信号へ変換する。 The RF receiver 367 converts, for example, an analog signal in the carrier frequency band input from the receive analog BF control unit 366 into a baseband analog signal.

ADC368は、例えば、RF受信部367から入力されるベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換する。 The ADC 368 converts, for example, a baseband analog signal input from the RF receiver 367 into a digital signal.

受信デジタルBF制御部369は、例えば、n個のデジタル信号の系列のそれぞれの受信指向性の方向に対応付けられた信号の重み付け(受信ウエイトの乗算)を施し、n個のデジタル信号の系列を分離処理する。受信デジタルBF制御部369は、例えば、n系列のそれぞれの信号に対して、復調処理及び復号処理を行い、n系列の受信データを生成し、n系列の受信データを入出力(I/O)装置34に出力する。 The reception digital BF control unit 369, for example, weights the signals (multiplies the reception weights) associated with the reception directivity directions of each of the n digital signal series, and separates the n digital signal series. The reception digital BF control unit 369, for example, performs demodulation and decoding processes on each of the n series of signals, generates n series of reception data, and outputs the n series of reception data to the input/output (I/O) device 34.

なお、図6で後述するBF制御(BFの指向性の決定)において、送受信の最適な指向性の組み合わせを決定するために、セクタスイープと呼ばれる送信指向性方向(送信する側の無線ノードの送信指向性方向)と受信指向性方向(受信する側の無線ノードの受信指向性方向)の決定処理が行われる。この決定処理においては、送信データに、例えば、電力測定用の固有データパターンが用いられる。 In the BF control (determination of BF directivity) described later in FIG. 6, a process called sector sweep is performed to determine the transmission directivity direction (transmission directivity direction of the transmitting wireless node) and reception directivity direction (reception directivity direction of the receiving wireless node) in order to determine the optimal combination of transmission and reception directivities. In this process, for example, a unique data pattern for power measurement is used for the transmission data.

無線ノード3のプロセッサ31、メモリ32、ストレージ33などを含む構成は、制御部40と称されてよい。制御部40は、例えば、無線通信部36のレイヤ2.5の処理を含むデータ送受信の動作、無線通信部35のデータ送受信の動作、有線IF37、38を介したデータ送受信の動作を制御する。制御部40の構成については後述する。 The configuration of the wireless node 3 including the processor 31, memory 32, storage 33, etc. may be referred to as the control unit 40. The control unit 40 controls, for example, the data transmission/reception operation including layer 2.5 processing of the wireless communication unit 36, the data transmission/reception operation of the wireless communication unit 35, and the data transmission/reception operation via the wired IFs 37 and 38. The configuration of the control unit 40 will be described later.

次に、図1に示した無線通信システム1において、無線ノード3がBFを適用したデータ転送を行う例について、図4、図5を参照して説明する。 Next, an example of data transfer using BF by the wireless node 3 in the wireless communication system 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 4 and FIG. 5.

図4は、一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の上流方向のデータ転送のイメージ図である。図4には、図1に示した無線通信システム1における、バックボーンネットワーク5、CN#0、及び、SN#1~SN#5が示される。また、図4には、上流方向(リーフノードからCN#0へ向かう方向)へ信号が送信される場合の、SN#1~SN#5の送信指向性の一例が示される。 Figure 4 is an image diagram of upstream data transfer between hop links using BF transmission according to one embodiment. Figure 4 shows the backbone network 5, CN#0, and SN#1 to SN#5 in the wireless communication system 1 shown in Figure 1. Figure 4 also shows an example of the transmission directivity of SN#1 to SN#5 when a signal is transmitted in the upstream direction (from the leaf node to CN#0).

本開示では、高周波数帯においてBFを利用する無線規格に対して、中継経路の構築を行う「経路制御」とデータの「フレーム転送」とを分離した方法の無線BH技術を適用することを1つの例とする。図4では、経路制御の結果、各無線ノードは、データの送信宛先である無線ノードを把握している。また、本実施の形態では、経路制御の結果、各無線ノードは、代替中継経路におけるデータの送信宛先である無線ノードを把握している。より具体的には、各ノードに搭載されたストレージ33には、上流方向のデータ転送においてどのノードに対してデータを送信すべきかを示す情報(例えば、送信宛先(宛先、転送先、又は、送信先と称されてもよい)の情報)、及び、そのノードに対してBF送信できるパラメータ情報が記憶されてよい。例えば、パラメータ情報は、アンテナアレイを構成する各アンテナ素子に供給する駆動電流を実現するための情報を含む。各ノードは、上流方向へ転送すべきデータを受信した場合、ストレージ33に記憶された情報を呼び出すことによって、BF送信を実現する。 In this disclosure, an example is the application of wireless BH technology, which is a method of separating "route control" for constructing a relay route from "frame forwarding" of data, to a wireless standard that uses BF in a high frequency band. In FIG. 4, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node that is the transmission destination of data. Also, in this embodiment, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node that is the transmission destination of data in the alternative relay route. More specifically, the storage 33 mounted on each node may store information indicating to which node data should be transmitted in the upstream data transmission (for example, information on the transmission destination (which may also be referred to as the destination, forwarding destination, or transmission destination)) and parameter information that can be transmitted by BF to that node. For example, the parameter information includes information for realizing a drive current to be supplied to each antenna element that constitutes the antenna array. When each node receives data to be transmitted in the upstream direction, it realizes BF transmission by calling up the information stored in the storage 33.

送信すべきデータがある各送信ノードは、送信をするための無線チャネル(無線資源)を獲得するために、送信に先立ち、空きチャネルが存在するか否かの確認を行う。例えば、空きチャネルの確認は、Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance(CSMA/CA)等の手段によって実行される。空きチャネルを獲得した送信ノードは、受信ノードとの間で事前にレイヤ2.5で確立されている無線リンクでBFを用いたデータ伝送を行う。なお、「レイヤ2.5」あるいは「レイヤ2.5に属する階層」を、便宜的に「メッシュレイヤ」と称することがある。無線チャネルを獲得する処理であるMACレイヤの処理は、本実施の形態においても、CSMA/CA等をそのまま踏襲されてよい。 Each transmitting node that has data to transmit checks whether or not there is an available channel prior to transmission in order to acquire a wireless channel (wireless resource) for transmission. For example, the check for an available channel is performed by means of Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA) or the like. The transmitting node that has acquired an available channel transmits data using BF over a wireless link that has been established in advance at layer 2.5 with the receiving node. For convenience, "layer 2.5" or "a layer belonging to layer 2.5" may be referred to as a "mesh layer." In this embodiment, the MAC layer process, which is the process of acquiring a wireless channel, may follow CSMA/CA or the like as is.

図4では、SN#4からSN#3への無線リンク、SN#3からSN#1への無線リンク、SN#2からCN#0への無線リンク、SN#1からCNへの無線リンク、及び、SN#5からSN#1への無線リンクにおいて、BF伝送が行われることを示す。なお、BFが適用される無線リンクは、無線ビームリンクと称されてもよい。無線ビームリンクでは、送信側の無線ノードが送信ビームを形成し、受信側の無線ノードが受信ビームを形成して、データ通信(データの送受信)を行う。なお、無線ビームリンクでは、送信側と受信側の少なくとも一方の無線ノードが、ビームを形成してデータ通信を行ってもよい。これらのBF伝送は、互いに異なる時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、互いに同一の時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、時間軸において一部が重複した時間で実行されてもよい。つまり、図4は、あくまでもデータ転送のイメージ図である。例えば、図4に示した送信ビーム(送信指向性)が同時に形成されなくてよい。例えば、SN#5とSN#1との間で上流方向のデータ転送を行っている時刻と同じ時刻に、SN#3とSN#4との間では下流方向のデータ転送を行っている、といった状況も想定される。 In FIG. 4, BF transmission is performed in the wireless link from SN#4 to SN#3, the wireless link from SN#3 to SN#1, the wireless link from SN#2 to CN#0, the wireless link from SN#1 to CN, and the wireless link from SN#5 to SN#1. The wireless link to which BF is applied may be called a wireless beam link. In the wireless beam link, the wireless node on the transmitting side forms a transmission beam, and the wireless node on the receiving side forms a reception beam to perform data communication (transmission and reception of data). In the wireless beam link, at least one of the wireless nodes on the transmitting side and the receiving side may form a beam to perform data communication. These BF transmissions may be performed at different times. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at the same time. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at times that overlap on the time axis. In other words, FIG. 4 is merely an image diagram of data transfer. For example, the transmission beams (transmission directivity) shown in FIG. 4 do not have to be formed simultaneously. For example, a situation may be assumed in which, at the same time that upstream data transfer is occurring between SN#5 and SN#1, downstream data transfer is occurring between SN#3 and SN#4.

BF伝送が適用される場合、BF伝送が適用されない場合と比較して、無線リンクの伝送距離を延ばすことができる。例えば、図3におけるSN#2からCN#0へのBF伝送は、伝送距離が延びることによって実現できる。 When BF transmission is applied, the transmission distance of the wireless link can be extended compared to when BF transmission is not applied. For example, BF transmission from SN#2 to CN#0 in FIG. 3 can be achieved by extending the transmission distance.

BF送信の適用によって、送信元の無線ノード(送信元ノード)から送信される電波は、宛先である無線ノード(宛先ノード)の方向(所望の方向)に鋭い指向性を持つ。また、所望の方向と異なる方向へ送出される電波のエネルギは、抑圧される。また、受信する宛先ノードでは、BF受信の適用により、所望の方向と異なる方向から到達する受信電波のエネルギは抑圧される。所望の方向と異なる方向から到達する受信電波は、宛先ノードにおいて干渉波と捉えてよい。 By applying BF transmission, radio waves transmitted from the source wireless node (source node) have a sharp directivity in the direction (destination direction) of the destination wireless node (destination node). In addition, the energy of radio waves sent in a direction different from the desired direction is suppressed. In addition, by applying BF reception, the energy of received radio waves arriving from a direction different from the desired direction is suppressed at the receiving destination node. Received radio waves arriving from a direction different from the desired direction may be regarded as interference waves at the destination node.

このため、BF伝送を適用したデータ転送では、同じ周波数を同じ時間(同じ時刻又は同じタイミングを含む時間幅)に近隣でデータ伝送に使用できる確率が、BF伝送を適用しない場合と比較して大きい。例えば、図4では、SN#2からCN#0へのデータ送信と、SN#1からCN#0へのデータ送信とが、同じ周波数で同じ時間に実行できる。この場合、CN#0は、SN#2から送信されるデータの受信と、SN#1から送信されるデータの受信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。また、SN#3からSN#1へのデータ送信と、SN#5からSN#1へのデータ送信とが、同じ周波数で同じ時間に実行できる。この場合、SN#1は、SN#3からSN#1へのデータ受信と、SN#5からSN#1へのデータ受信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。 Therefore, in data transfer using BF transmission, the probability that the same frequency can be used for data transmission in the same time (the same time or the time span including the same timing) in the vicinity is higher than when BF transmission is not applied. For example, in FIG. 4, data transmission from SN#2 to CN#0 and data transmission from SN#1 to CN#0 can be performed at the same frequency and at the same time. In this case, CN#0 can receive data transmitted from SN#2 and data transmitted from SN#1 at the same frequency and at the same time. Also, data transmission from SN#3 to SN#1 and data transmission from SN#5 to SN#1 can be performed at the same frequency and at the same time. In this case, SN#1 can receive data from SN#3 to SN#1 and data from SN#5 to SN#1 at the same frequency and at the same time.

この場合、無線ノード(例えば、CN#0及びSN#1)は、異なる複数系列(図4の例では、少なくとも2系列)のデータの受信を同一時間に実行してよい。例えば、図3で説明した無線ノードのハードウェア構成例は、異なる複数系列(n系列)のデータの受信を実行できる。 In this case, the wireless nodes (e.g., CN#0 and SN#1) may receive data of multiple different series (at least two series in the example of FIG. 4) at the same time. For example, the example hardware configuration of the wireless node described in FIG. 3 can receive data of multiple different series (n series).

同一周波数を同一時間に近隣で使用できることは、無線BH回線の周波数利用効率を大幅に増大できることにつながり、無線通信システムのシステム容量の増大が図れることになる。 The ability to use the same frequency in the same neighborhood at the same time leads to a significant increase in the frequency utilization efficiency of wireless base station circuits, thereby increasing the system capacity of wireless communication systems.

なお、無線ノードは、CSMA/CAで空きチャネルを判定する場合に、Request to Send/Clear to Send(RTS/CTS)を適用することよって、送信権を獲得する送信ノードを1つに決定してよい。この場合、無線ノードは、異なる複数系列のデータの受信を同一時間に実行しない構成を有する場合でも、受信ノードにおいて複数のデータ転送が衝突する確率を最小化できる。例えば、本実施の形態においては、各ノードがデータ転送において、BFを用いて転送するので、転送に関係しない各ノードは、不要な電波を受信しないか、受信したとしてもその電波はごく微弱である。したがって、中継経路に含まれない各ノードは、そのノードが経路となっているデータ転送が行われていない間は、干渉が軽減されることとなり、例えば、他のデータ転送を行ったり、後述するトレーニングを同時刻に行うことが可能となる。 When determining an available channel using CSMA/CA, a wireless node may apply Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS) to determine one transmitting node that will acquire the right to transmit. In this case, even if the wireless node is configured not to receive multiple different series of data at the same time, the probability of multiple data transfers colliding at the receiving node can be minimized. For example, in this embodiment, each node transfers data using BF, so that each node not involved in the transfer does not receive unnecessary radio waves, or even if it does, the radio waves are very weak. Therefore, interference is reduced for each node not included in the relay route while no data transfer is being performed through that node, and it becomes possible to perform other data transfers or training, which will be described later, at the same time.

なお、本実施の形態では、中継転送中、及び/又は、ホップリンクの回線品質をモニタリングする処理において、ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合、各無線ノードは、フレーム転送の経路を代替中継経路へ切替える。なお、ホップリンクの回線品質をモニタリングする処理は、セルフヒーリング処理と称されてよい。また、代替中継経路に関する情報は、所定の間隔において更新され、各無線ノードによって記憶されている。 In this embodiment, if degradation of the line quality of a hop link is detected during relay forwarding and/or in the process of monitoring the line quality of the hop link, each wireless node switches the frame forwarding path to an alternative relay path. The process of monitoring the line quality of the hop link may be referred to as a self-healing process. Information regarding the alternative relay path is updated at a predetermined interval and stored by each wireless node.

上流方向へのデータ転送での代替中継経路の切替えについて、図4における、SN#3からSN#1へ向かうホップリンク(上りリンク)の回線品質の劣化が検出された場合を例に挙げて説明する。 The switching of an alternative relay path for upstream data transfer will be explained using an example in which degradation of line quality is detected in the hop link (uplink) from SN#3 to SN#1 in Figure 4.

なお、以下では、ノード#jからノード#kへ向かうホップリンクは、L(j,k)と記載される場合がある。j、kは、それぞれ、ノードを識別する識別子であり、例えば、0以上の整数である。例えば、図4において、SN#3からSN#1へ向かうホップリンクは、L(3,1)と記載される。 Note that below, a hop link from node #j to node #k may be written as L(j, k). j and k are identifiers that identify the nodes, and are, for example, integers equal to or greater than 0. For example, in FIG. 4, a hop link from SN#3 to SN#1 is written as L(3, 1).

また、L(j,k)を用いて中継経路が表されてよい。例えば、中継経路がノード#jからノード#kへ向かうホップリンクを含む場合、中継経路がL(j,k)を含むと表されてよい。 A relay route may also be represented using L(j, k). For example, if a relay route includes a hop link from node #j to node #k, the relay route may be represented as including L(j, k).

図4において、SN#3が、L(3,1)の回線品質の劣化を検出した場合、SN#3は、検出前のフレーム転送に使用していた経路を、L(3,1)に対応する代替中継経路に切替える。ここで、L(3,1)に対応する代替中継経路とは、例えば、L(3,1)を除外するという条件下で決定された最適な経路である。 In FIG. 4, when SN#3 detects a deterioration in the line quality of L(3,1), SN#3 switches the route used for frame forwarding before the detection to an alternative relay route corresponding to L(3,1). Here, the alternative relay route corresponding to L(3,1) is, for example, the optimal route determined under the condition that L(3,1) is excluded.

例えば、図4において、L(3,1)に対応する代替中継経路が、L(3,5)を含む場合、SN#3は、データの転送先を、検出前のフレーム転送に使用していた経路における転送先であるSN#1から、L(3,1)に対応する代替中継経路における転送先であるSN#5に切替える。 For example, in FIG. 4, if the alternative relay route corresponding to L(3,1) includes L(3,5), SN#3 switches the data forwarding destination from SN#1, which is the forwarding destination on the route used for frame forwarding before detection, to SN#5, which is the forwarding destination on the alternative relay route corresponding to L(3,1).

例えば、無線ノードは、転送先の無線ノード(宛先ノード)へのデータの転送に対する、宛先ノードからのACK/NACKの返信に基づいて、回線品質の劣化を判定してよい。例えば、無線ノードは、ACKが返信されない場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。また、例えば、無線ノードは、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上になった場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。なお、ACKが返信されない場合とは、NACKが返信された場合を含んでもよい。 For example, a wireless node may determine the degradation of line quality based on an ACK/NACK response from a destination wireless node in response to a data transfer to the destination node. For example, a wireless node may determine that the line quality of a hop link with a destination node has deteriorated if an ACK is not returned. Also, for example, a wireless node may determine that the line quality of a hop link with a destination node has deteriorated if an ACK is not returned consecutively a predetermined number of times (e.g., three times) or more. Note that a case where an ACK is not returned may include a case where a NACK is returned.

無線ノードが、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上となった場合に、ホップリンクの回線品質が劣化した、と判定することによって、ホップリンクの回線品質の劣化が、所定時間以上継続しているか否かを判定できる。これにより、ホップリンクの回線品質の劣化が、瞬時的(例えば、所定時間未満)であるにも関わらず、代替中継経路へ切替えることを回避できる。 When a wireless node determines that the line quality of a hop link has deteriorated if an ACK is not returned a predetermined number of times (e.g., three times) or more in succession, it can determine whether the deterioration in line quality of the hop link has continued for a predetermined period of time or more. This makes it possible to avoid switching to an alternative relay route even if the deterioration in line quality of the hop link is momentary (e.g., less than a predetermined period of time).

図5は、一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の下流方向のデータ転送のイメージ図である。図5には、図4と同様に、図1に示した無線通信システム1における、バックボーンネットワーク5、CN#0、及び、SN#1~SN#5が示される。また、図5には、下流方向(CN#0からリーフノードへ向かう方向)へ信号が送信される場合の、CN#0、SN#1~SN#5の送信指向性の一例が示される。 Figure 5 is an image diagram of downstream data transfer between hop links using BF transmission according to one embodiment. Like Figure 4, Figure 5 shows the backbone network 5, CN#0, and SN#1 to SN#5 in the wireless communication system 1 shown in Figure 1. Figure 5 also shows an example of the transmission directivity of CN#0 and SN#1 to SN#5 when a signal is transmitted downstream (from CN#0 to the leaf node).

図5は、図4と同様に、経路制御の結果、各無線ノードは、データの送信宛先である無線ノードを把握している。また、本実施の形態では、経路制御の結果、各無線ノードは、代替中継経路におけるデータの送信宛先である無線ノードを把握している。図4の上流方向のデータ転送との違いは、CN#0に向かってデータを転送すればよい上流方向のデータ転送と異なり、下流方向のデータ転送は、転送先となるリーフノードが異なることである。なお、図4と図5とでは、同じ経路が例示されるが、本開示はこれに限定されない。下流方向のデータ転送における経路と、上流方向のデータ転送における経路とは、互いに異なってもよい。例えば、時々刻々と変化する電波状況においては、データの転送経路も時々刻々と変化する場合がある。 In FIG. 5, as in FIG. 4, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node that is the data transmission destination. In addition, in this embodiment, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node that is the data transmission destination on the alternative relay route. The difference from the upstream data transfer in FIG. 4 is that, unlike the upstream data transfer in which data is transferred toward CN#0, the downstream data transfer has a different leaf node as the transfer destination. Note that, although the same route is illustrated in FIG. 4 and FIG. 5, the present disclosure is not limited to this. The route for downstream data transfer and the route for upstream data transfer may be different from each other. For example, in a radio wave situation that changes from moment to moment, the data transfer route may also change from moment to moment.

送信すべきデータがある各送信ノードは、送信をするための無線チャネル(無線資源)を獲得するために、送信に先立ち、空きチャネルが存在するか否かの確認を行う。例えば、空きチャネルの確認は、CSMA/CA等の手段によって実行される。空きチャネルを獲得した送信ノードは、受信ノードとの間で事前にレイヤ2.5(例えば、メッシュレイヤ)で確立されている無線リンクでBFを用いたデータ伝送を行う。無線チャネルを獲得する処理であるMACレイヤの処理は、本実施の形態においても、CSMA/CAのような方式を踏襲してよい。 Each transmitting node that has data to transmit checks whether or not there is an available channel prior to transmission in order to acquire a wireless channel (wireless resource) for transmission. For example, the check for an available channel is performed by a means such as CSMA/CA. The transmitting node that has acquired an available channel transmits data using BF over a wireless link that has been established in advance with the receiving node at layer 2.5 (e.g., mesh layer). In this embodiment, the MAC layer process, which is the process of acquiring a wireless channel, may follow a method such as CSMA/CA.

図5では、CN#0からSN#2への無線リンク、CN#0からSN#1への無線リンク、SN#1からSN#3への無線リンク、SN#1からSN#5への無線リンク、及び、SN#3からNS#4への無線リンクにおいて、BF伝送が行われることを示す。これらのBF伝送は、互いに異なる時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、互いに同一の時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、時間軸において一部が重複した時間で実行されてもよい。 Figure 5 shows that BF transmissions are performed in the wireless link from CN#0 to SN#2, the wireless link from CN#0 to SN#1, the wireless link from SN#1 to SN#3, the wireless link from SN#1 to SN#5, and the wireless link from SN#3 to SN#4. These BF transmissions may be performed at different times. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at the same time. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at times that overlap on the time axis.

BF伝送が適用される場合、BF伝送が適用されない場合と比較して、無線リンクの伝送距離を延ばすことができる。例えば、図5におけるCN#0からSN#2へのBF伝送は、伝送距離が延びることによって実現できる。 When BF transmission is applied, the transmission distance of the wireless link can be extended compared to when BF transmission is not applied. For example, BF transmission from CN#0 to SN#2 in FIG. 5 can be achieved by extending the transmission distance.

図4と同様に、BF送信の適用によって、送信元ノードから送信される電波は、宛先ノードの方向(所望の方向)に鋭い指向性を持つ。また、所望の方向と異なる方向へ送出されている電波のエネルギは、抑圧される。また、受信する宛先ノードでは、BF受信の適用により、所望の方向と異なる方向から到達する受信電波のエネルギは抑圧される。所望の方向と異なる方向から到達する受信電波は、宛先ノードにおいて干渉波と捉えてよい。 As in Figure 4, by applying BF transmission, radio waves transmitted from the source node have a sharp directivity in the direction of the destination node (the desired direction). In addition, the energy of radio waves sent in a direction different from the desired direction is suppressed. Furthermore, at the receiving destination node, by applying BF reception, the energy of received radio waves arriving from a direction different from the desired direction is suppressed. Received radio waves arriving from a direction different from the desired direction can be considered as interference waves at the destination node.

このため、BF伝送を適用したデータ転送では、同じ周波数を同じ時間に近隣でデータ伝送に使用できる確率が、BF伝送を適用しない場合と比較して大きい。例えば、図5では、CN#0は、SN#2へのデータ送信と、SN#1へのデータ送信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。また、SN#1は、SN#3へのデータ送信と、SN#5へのデータ送信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。 For this reason, in data transfers that use BF transmission, the probability that the same frequency can be used for nearby data transmission at the same time is higher than when BF transmission is not applied. For example, in FIG. 5, CN#0 can transmit data to SN#2 and SN#1 at the same time and frequency. Also, SN#1 can transmit data to SN#3 and SN#5 at the same time and frequency.

この場合、無線ノード(例えば、CN#0及びSN#1)は、異なる複数系列(図5の例では、少なくとも2系列)のデータ送信を同一時間に実行してよい。例えば、図3で説明した無線ノードのハードウェア構成例は、異なる複数系列(n系列)のデータ送信を実行できる。 In this case, the wireless nodes (e.g., CN#0 and SN#1) may transmit data in multiple different series (at least two series in the example of FIG. 5) at the same time. For example, the example hardware configuration of the wireless node described in FIG. 3 can transmit data in multiple different series (n series).

図4の上流方向のデータ転送と同様に、図5の下流方向のデータ転送においても、同じ周波数を同じ時間に近隣で使用できることは、無線BH回線の周波数利用効率を大幅に増大できることにつながる。したがって、無線通信システムのシステム容量を増大できる。 As with the upstream data transfer in Figure 4, the downstream data transfer in Figure 5 allows the same frequency to be used in the same vicinity at the same time, which leads to a significant increase in the frequency utilization efficiency of the wireless backhaul line. This allows the system capacity of the wireless communication system to be increased.

なお、本実施の形態では、上述のように、中継転送中、及び/又は、セルフヒーリング処理において、ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合、各無線ノードは、フレーム転送の経路を代替中継経路へ切替える。また、代替中継経路に関する情報は、所定の間隔において更新され、各無線ノードによって記憶されている。 In this embodiment, as described above, when degradation of the line quality of a hop link is detected during relay forwarding and/or self-healing processing, each wireless node switches the frame forwarding route to an alternative relay route. Information regarding the alternative relay route is updated at a predetermined interval and stored by each wireless node.

下流方向のデータ転送代替中継経路の切替えについて、図5における、SN#1からSN#3へ向かうホップリンク(下りリンク)(L(1,3))の回線品質の劣化が検出された場合を例に挙げて説明する。 The switching of the alternative downstream data transfer relay path will be explained using an example in which degradation of the line quality of the hop link (downlink) (L(1,3)) from SN#1 to SN#3 in Figure 5 is detected.

図5において、SN#1が、L(1,3)の回線品質の劣化を検出した場合、SN#1は、検出前のフレーム転送に使用していた経路を、L(1,3)に対応する代替中継経路に切替える。ここで、L(1,3)に対応する代替中継経路とは、例えば、L(1,3)を除外するという条件下で決定された最適な経路である。 In FIG. 5, when SN#1 detects a deterioration in the line quality of L(1,3), SN#1 switches the route used for frame forwarding before the detection to an alternative relay route corresponding to L(1,3). Here, the alternative relay route corresponding to L(1,3) is, for example, the optimal route determined under the condition that L(1,3) is excluded.

例えば、図5において、L(1,3)に対応する代替中継経路が、L(1,5)及びL(5,3)を含む場合、SN#1は、データの転送先を、検出前のフレーム転送に使用していた経路における転送先であるSN#3から、L(1,3)に対応する代替中継経路における転送先であるSN#5に切替える。別言すると、SN#1は、検出前のフレーム転送に使用していた経路ではSN#3とSN#5とが転送先に設定されるが、L(1,3)に対応する代替中継経路ではSN#3が転送先から除外される。 For example, in FIG. 5, if the alternative relay route corresponding to L(1,3) includes L(1,5) and L(5,3), SN#1 switches the data forwarding destination from SN#3, which is the forwarding destination on the route used for frame forwarding before detection, to SN#5, which is the forwarding destination on the alternative relay route corresponding to L(1,3). In other words, SN#1 sets SN#3 and SN#5 as forwarding destinations on the route used for frame forwarding before detection, but SN#3 is excluded from the forwarding destination on the alternative relay route corresponding to L(1,3).

また、検出前のフレーム転送に使用していた経路においてリーフノードに該当するSN#5は、L(1,3)に対応する代替中継経路においてはSN#3をデータの転送先に設定される中継ノードに切替わる。 In addition, SN#5, which corresponds to a leaf node in the route used for frame forwarding before detection, switches to a relay node in which SN#3 is set as the data forwarding destination in the alternative relay route corresponding to L(1,3).

例えば、無線ノードは、転送先の無線ノード(宛先ノード)へのデータの転送に対する、宛先ノードからのACK/NACKの返信に基づいて、回線品質の劣化を判定してよい。例えば、無線ノードは、ACKが返信されない場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。また、例えば、無線ノードは、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上になった場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。なお、ACKが返信されない場合とは、NACKが返信された場合を含んでもよい。 For example, a wireless node may determine the degradation of line quality based on an ACK/NACK response from a destination wireless node (destination node) in response to a data transfer to the destination wireless node. For example, a wireless node may determine that the line quality of a hop link with a destination node has deteriorated if an ACK is not returned. Also, for example, a wireless node may determine that the line quality of a hop link with a destination node has deteriorated if an ACK is not returned consecutively a predetermined number of times (e.g., three times) or more. Note that a case where an ACK is not returned may include a case where a NACK is returned.

無線ノードが、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上となった場合に、ホップリンクの回線品質が劣化した、と判定することによって、ホップリンクの回線品質の劣化が、所定時間以上継続しているか否かを判定できる。これにより、ホップリンクの回線品質の劣化が、瞬時的(例えば、所定時間未満)であるにも関わらず、代替中継経路へ切替えることを回避できる。 When a wireless node determines that the line quality of a hop link has deteriorated if an ACK is not returned a predetermined number of times (e.g., three times) or more in succession, it can determine whether the deterioration in line quality of the hop link has continued for a predetermined period of time or more. This makes it possible to avoid switching to an alternative relay route even if the deterioration in line quality of the hop link is momentary (e.g., less than a predetermined period of time).

<BF制御の例>
次に、上述したBF制御の一例について説明する。図6は、一実施の形態に係るBF制御の一例を示す図である。BF制御では、無線ノードが、BFの指向性を決定する。図6に示すBF制御は、BFに関するトレーニングを実行する制御の一例である。なお、図6に示すBF制御は、例えば、無線ノード3の制御部40の制御によって実行されてよい。
<Example of BF control>
Next, an example of the above-mentioned BF control will be described. Fig. 6 is a diagram showing an example of the BF control according to an embodiment. In the BF control, a wireless node determines the directivity of the BF. The BF control shown in Fig. 6 is an example of control for executing training related to the BF. Note that the BF control shown in Fig. 6 may be executed by, for example, control of the control unit 40 of the wireless node 3.

例えば、BF制御において、無線ノードは、互いに異なる方向への指向性を有する複数のビームの中から、通信相手である無線ノードへの信号の送信に適した送信ビームを決定する。また、BF制御において、無線ノードは、互いに異なる方向への指向性を有する複数の受信ビームの中から、通信相手である無線ノードから送信される信号の受信に適した受信ビームを決定する。 For example, in BF control, a wireless node determines a transmission beam suitable for transmitting a signal to a wireless node with which it is communicating from among multiple beams having directivities in different directions. Also, in BF control, a wireless node determines a reception beam suitable for receiving a signal transmitted from a wireless node with which it is communicating from among multiple reception beams having directivities in different directions.

例えば、図6では、送信を開始する送信開始ノード(Initiatorと称されてよい)と、送信開始ノードが送信する信号の宛先である宛先ノード(Responderと称されてよい)との間において、送受信される信号が示される。 For example, FIG. 6 shows signals transmitted and received between a transmission initiation node (which may be called an Initiator) that initiates transmission and a destination node (which may be called a Responder) that is the destination of the signal transmitted by the transmission initiation node.

例えば、図6の例では、64通りの方向への指向性を有する送信ビーム(送信指向性)、および、64通りの方向への指向性を有する受信ビーム(受信指向性)が用意される。そして、無線ノードは、各64通りの方向から最適な方向の送信ビーム及び受信ビームを1つずつ決定する。図6の例では、STEP1からSTEP4の4つのステップにおいてその決定処理が実行される。なお、図6では、最適な方向のビーム(最適ビーム)が、64通りの方向へ指向性を有するビームの中で、受信側において最大の受信電力が得られるビームである例を説明する。 For example, in the example of FIG. 6, a transmission beam (transmission directivity) having directivity in 64 different directions and a reception beam (reception directivity) having directivity in 64 different directions are prepared. Then, the wireless node determines one transmission beam and one reception beam with the optimal direction from each of the 64 directions. In the example of FIG. 6, the determination process is executed in four steps, STEP 1 to STEP 4. Note that FIG. 6 describes an example in which the beam with the optimal direction (optimum beam) is the beam that can obtain the maximum received power on the receiving side among the beams with directivity in 64 different directions.

STEP1では、送信開始ノードが、あらかじめ用意した64方向に時分割で(例えばシーケンシャルに)指向性を切り替えて、信号を送信する。この処理は、セクタスイープと称されてよい。送信開始ノードによって送信される信号には、例えば、受信電力を測定する対象となるデータパターン系列が含まれてよい。宛先ノードは、最大ビーム幅で信号の受信を待ち受け、送信開始ノードのセクタスイープによって送信された信号を、最大ビーム幅で受信する。なお、最大ビーム幅の受信は、例えば、指向性を有さないビームの受信、又は、オムニ指向性を有するビームの受信であってもよい。そして、宛先ノードは、64通りの指向性に対する受信電力を測定し、測定結果を記憶する。記憶される測定結果は、64通りの指向性に対する受信電力の全てでもよいし、その一部、例えば、最も受信電力が大きい指向性に関する情報(例えば、ビームのそれぞれに付されるインデックス番号の1つ(例えば、#i))でもよい。 In STEP 1, the transmission start node switches the directivity in 64 pre-prepared directions in a time-division (e.g., sequential) and transmits a signal. This process may be called a sector sweep. The signal transmitted by the transmission start node may include, for example, a data pattern sequence for which the received power is to be measured. The destination node waits for reception of a signal with the maximum beam width, and receives the signal transmitted by the sector sweep of the transmission start node with the maximum beam width. Note that reception with the maximum beam width may be, for example, reception of a beam with no directivity or reception of a beam with omni-directivity. The destination node then measures the received power for the 64 directivities and stores the measurement results. The measurement results stored may be all of the received power for the 64 directivities, or a part of it, for example, information on the directivity with the highest received power (for example, one of the index numbers (e.g., #i) assigned to each beam).

STEP2では、STEP1における信号の送信側と受信側とを入れ替えて、STEP1と同様の処理が実行される。例えば、宛先ノードが、あらかじめ用意した64方向に時分割で指向性を切り替えて、信号を送信する。宛先ノードによって送信される信号には、例えば、受信電力を測定する対象となるデータパターン系列が含まれてよい。あるいは、宛先ノードによって送信される信号には、STEP1での宛先ノードの測定結果(例えば、最も受信電力が大きい指向性を有するビームのインデックス番号#i)が含まれてよい。送信開始ノードは、最大ビーム幅で信号の受信を待ち受け、宛先ノードのセクタスイープによる送信信号を、最大ビーム幅で受信する。そして、送信開始ノードは、64通りの指向性に対する受信電力を測定し、測定結果を記憶する。記憶される測定結果は、64通りの指向性に対する受信電力の全てでもよいし、最も受信電力が大きい指向性に関する情報(例えば、ビームのそれぞれに付されるインデックス番号の1つ(例えば、#r)でもよい。また、送信開始ノードは、受信した信号に含まれる、STEP1での宛先ノードの測定結果を記憶する。 In STEP 2, the transmitting side and receiving side of the signal in STEP 1 are swapped, and the same process as in STEP 1 is performed. For example, the destination node switches the directivity in 64 directions prepared in advance in a time-division manner and transmits a signal. The signal transmitted by the destination node may include, for example, a data pattern sequence for measuring the received power. Alternatively, the signal transmitted by the destination node may include the measurement result of the destination node in STEP 1 (for example, the index number #i of the beam having the directivity with the highest received power). The transmission start node waits for the reception of a signal with the maximum beam width, and receives the transmission signal by the sector sweep of the destination node with the maximum beam width. Then, the transmission start node measures the received power for the 64 directivities and stores the measurement result. The measurement result to be stored may be all of the received power for the 64 directivities, or information on the directivity with the highest received power (for example, one of the index numbers (for example, #r) assigned to each beam. The transmission start node also stores the measurement result of the destination node in STEP 1 included in the received signal.

STEP3では、送信開始ノードが、STEP2で報告を受けた測定結果に基づいて、送信ビームを形成し、宛先ノードに対して信号を送信する。例えば、送信開始ノードは、STEP1において最も受信電力が大きい指向性である送信指向性に対応するインデックス番号のビーム#iを用いて、信号を送信する。送信開始ノードによって送信される信号には、STEP2での送信開始ノードの測定結果(例えば、最も受信電力が大きい指向性を有するビームのインデックス番号#r)が含まれてよい。宛先ノードは、送信開始ノードが送信した信号を、最大ビーム幅で受信する。宛先ノードは、受信した信号に含まれる、STEP2での送信開始ノードの測定結果を記憶する。 In STEP 3, the start node forms a transmission beam based on the measurement results reported in STEP 2, and transmits a signal to the destination node. For example, the start node transmits a signal using beam #i with an index number corresponding to the transmission directivity that is the directivity with the highest received power in STEP 1. The signal transmitted by the start node may include the measurement results of the start node in STEP 2 (for example, index number #r of the beam with the directivity with the highest received power). The destination node receives the signal transmitted by the start node with the maximum beam width. The destination node stores the measurement results of the start node in STEP 2 that are included in the received signal.

STEP4では、宛先ノードは、指向性#rを用いて、正常にBF制御処理(すなわち指向性#iと指向性#rの確定処理)が完了したこと確認する応答(Acknowlegdement(ACK))を送信開始ノードに返送する。送信開始ノードは、ビーム#iでACKを受信してBF制御処理の完了を確認する。 In STEP 4, the destination node uses directivity #r to return a response (Acknowledgement (ACK)) to the initiating node to confirm that the BF control process (i.e., the process of determining directivity #i and directivity #r) has been completed successfully. The initiating node receives the ACK on beam #i and confirms the completion of the BF control process.

なお、図6に示すBF制御処理では、信号送信においてセクタスイープ(送信セクタスイープ)を実行することによって、最適な送信ビームが決定される。そして、最適な送信ビームに対応する指向性を有する受信ビームが、最適な受信ビームであると決定される。 In the BF control process shown in FIG. 6, an optimal transmission beam is determined by executing a sector sweep (transmission sector sweep) in signal transmission. Then, a reception beam having a directivity corresponding to the optimal transmission beam is determined to be the optimal reception beam.

本実施の形態は、図6に示すBF制御処理に限定されない。例えば、各ノードは、送信ビームの決定とは別に、受信ビームを決定してよい。例えば、信号受信においてセクタスイープ(受信セクタスイープ)を実行することによって、最適な受信ビームが決定されてもよい。例えば、受信セクタスイープでは、宛先ノードが、あらかじめ用意した64方向に時分割で指向性を切り替えて、送信開始ノードが最大ビーム幅を用いて送信した信号を受信する。そして、宛先ノードは、最も受信電力が大きい指向性を有するビームを最適な受信ビームに決定してよい。そして、受信セクタスイープでは、宛先ノードと送信開始ノードとで、信号の送受信を入れ替えて、送信開始ノードが、最も受信電力が大きい指向性を有するビームを最適な受信ビームに決定してよい。 This embodiment is not limited to the BF control process shown in FIG. 6. For example, each node may determine a receiving beam separately from determining a transmitting beam. For example, an optimal receiving beam may be determined by executing a sector sweep (receiving sector sweep) in signal reception. For example, in a receiving sector sweep, the destination node switches directivity in a time-division manner to 64 directions prepared in advance, and receives a signal transmitted by the transmission start node using the maximum beam width. Then, the destination node may determine the beam having the directivity with the highest received power as the optimal receiving beam. Then, in a receiving sector sweep, the destination node and the transmission start node may switch the transmission and reception of signals, and the transmission start node may determine the beam having the directivity with the highest received power as the optimal receiving beam.

図6に例示したBF制御処理は、アクセス回線においてBF伝送を適用する場合、ノードと端末との間で実行されてもよい。この場合、BF制御処理は、ノードと端末との間でデータ送受信が発生する毎に、データ送受信の前(あるいは、データ送受信が行われない間)に実行されてよい。 The BF control process illustrated in FIG. 6 may be executed between a node and a terminal when BF transmission is applied to an access line. In this case, the BF control process may be executed before data transmission/reception (or while data transmission/reception is not taking place) each time data transmission/reception occurs between the node and the terminal.

一方で、本実施の形態では、BH回線においてBF伝送を適用する。この場合、BF制御処理を含むホップリンクのリンクアップは、データ転送とは独立して、所定の時間間隔(所定の頻度)で実行されてよい。BF制御処理は、各無線ノード間のビームの指向性#iおよび指向性#rの情報を決定(又は確定)する処理に対応する。決定したビームの指向性#iおよび指向性#rの情報は、BF制御情報と称されてよい。また、リンクアップは、データ転送が実行される場合に、データ転送に用いる情報(例えば、BF制御情報)が各無線ノードにおいて既知であり、データ転送の準備が完了した状態にすることを指す。 On the other hand, in this embodiment, BF transmission is applied in the BH line. In this case, link-up of the hop link including the BF control process may be performed at a predetermined time interval (predetermined frequency) independently of the data transfer. The BF control process corresponds to a process of determining (or confirming) the information of the beam directivity #i and directivity #r between each wireless node. The determined information of the beam directivity #i and directivity #r may be referred to as BF control information. Also, link-up refers to a state in which, when data transfer is to be performed, the information used for the data transfer (e.g., BF control information) is known in each wireless node and preparation for the data transfer is completed.

所定の時間間隔(所定の頻度)でBF制御処理を含むホップリンクのリンクアップが実行されることによって、BF制御情報が更新できる。 The BF control information can be updated by performing link-up of the hop link including the BF control process at a predetermined time interval (predetermined frequency).

このように、ホップリンクのリンクアップを実行し、BF制御情報を含むデータ転送に用いる情報を更新する処理は、メッシュリンク確立と称されてよい。本実施の形態では、このメッシュ確立にBF制御処理が含まれることによって、無線ノード間のデータ転送が発生した場合に、即座に、BF伝送を適用したデータ転送を実行できる。メッシュリンク確立は、周辺ノードとの無線ビームリンクの確立と捉えてもよい。 In this way, the process of performing link-up of a hop link and updating information used for data transfer including BF control information may be referred to as mesh link establishment. In this embodiment, by including BF control processing in this mesh establishment, when data transfer between wireless nodes occurs, data transfer using BF transmission can be performed immediately. Mesh link establishment may also be considered as the establishment of a wireless beam link with a surrounding node.

次に、無線ノード3の制御部40の構成例について説明する。 Next, we will explain an example of the configuration of the control unit 40 of the wireless node 3.

図7は、一実施の形態に係る無線ノード3の制御部40の機能的な構成例を示すブロック図である。制御部40の機能は、スキャン処理部401、ノード管理部402、フレーム転送処理部403、経路制御部404、メッシュリンク確立部405、IPT(Interminent Periodic Transmission)制御部406より構成される。 Figure 7 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control unit 40 of the wireless node 3 according to one embodiment. The functions of the control unit 40 are configured from a scan processing unit 401, a node management unit 402, a frame forwarding processing unit 403, a route control unit 404, a mesh link establishment unit 405, and an IPT (Interminent Periodic Transmission) control unit 406.

スキャン処理部401は、周辺ノードのスキャンを行いBHネットワークにおけるメッシュリンクをリンクアップさせる処理を行う。本実施の形態では、無線ノード間のデータ送受信にBFを適用するため、スキャン処理部401は、後述のメッシュリンク確立部405と連携して、BF制御処理を含めたスキャンを実行する。 The scan processing unit 401 scans surrounding nodes and performs processing to link up mesh links in the BH network. In this embodiment, in order to apply BF to data transmission and reception between wireless nodes, the scan processing unit 401 cooperates with the mesh link establishment unit 405 described below to perform scanning including BF control processing.

ノード管理部402は、スキャン処理部401での処理の結果、無線ノード3が把握した周辺ノードに関する情報を記憶する。 The node management unit 402 stores information about the surrounding nodes identified by the wireless node 3 as a result of processing by the scan processing unit 401.

また、ノード管理部402は、中継データ転送を行う場合の転送先(宛先)ノードのノード番号を記憶したルーティングテーブルを記憶する。例えば、ノード管理部402は、経路制御での中継経路更新がある場合には、ルーティングテーブルを更新する。ルーティグテーブルは、コアノードの方向に向かう経路(上りリンクの経路)における転送先ノードを記憶した上流方向ルーティングテーブルと、コアノードと反対方向に向かう経路(下りリンクの経路)における転送先ノードを記憶した下流方向ルーティングテーブルとを含む。 The node management unit 402 also stores a routing table that stores the node number of the destination node when relay data is forwarded. For example, the node management unit 402 updates the routing table when there is a relay route update in the route control. The routing table includes an upstream direction routing table that stores the destination node on the route heading in the direction toward the core node (uplink route), and a downstream direction routing table that stores the destination node on the route heading in the opposite direction from the core node (downlink route).

メッシュリンク確立部405は、スキャン処理部401が実行する周辺ノードのスキャン処理の中で、図6で説明したBF制御を適用してメッシュリンクのリンクアップを実行するためのBF制御処理機能をスキャン処理部401に提供する。メッシュリンク確立部405とスキャン処理部401との連携にて、メッシュリンクのリンクアップが所定の頻度(周期)で実行される。 The mesh link establishment unit 405 provides the scan processing unit 401 with a BF control processing function for executing link-up of a mesh link by applying the BF control described in FIG. 6 during the scanning process of the surrounding nodes executed by the scan processing unit 401. The mesh link establishment unit 405 and the scan processing unit 401 cooperate to execute link-up of a mesh link at a predetermined frequency (period).

メッシュリンク確立部405は、BF制御処理部4051とBFパラメータ格納部4052とを有する。 The mesh link establishment unit 405 has a BF control processing unit 4051 and a BF parameter storage unit 4052.

BF制御処理部4051は、BF制御を適用してメッシュリンクのリンクアップを実行するためのBF制御処理機能をスキャン処理部401に提供する。 The BF control processing unit 4051 provides the scan processing unit 401 with a BF control processing function for performing link-up of a mesh link by applying BF control.

BFパラメータ格納部4052は、BF制御を適用してメッシュリンクのリンクアップを実行して得られる、パラメータを格納する。当該パラメータは、便宜的に「BFパラメータ」あるいは「メッシュリンクパラメータ」と称されてよい。メッシュリンクパラメータには、例えば、送信BFに関する制御情報および受信BFに関する制御情報が含まれてよい。また、メッシュリンクパラメータには、例えば、周辺ノードのそれぞれに対する最適な送信ビームのインデックスと最適な受信ビームのインデックスとが含まれてよい。 The BF parameter storage unit 4052 stores parameters obtained by applying BF control to perform link-up of a mesh link. For convenience, the parameters may be referred to as "BF parameters" or "mesh link parameters." The mesh link parameters may include, for example, control information regarding a transmitting BF and control information regarding a receiving BF. The mesh link parameters may also include, for example, an index of an optimal transmitting beam and an index of an optimal receiving beam for each of the surrounding nodes.

電波環境が時々刻々と変動する中で、最新のメッシュリンクパラメータを更新できることで、無線ノード間のフレーム転送において、的確なBF伝送を実行できる。また、後述する経路制御部404の実行する経路制御処理において送受信される経路制御パケットは、ブロードキャストに代えて、周辺無線ノードとの間でBF送受信を適用したユニキャストによって実行することも可能である。したがって、より的確な経路構築が可能である。 By being able to update the mesh link parameters to the latest ones while the radio wave environment is constantly changing, accurate BF transmission can be performed when transferring frames between wireless nodes. In addition, the route control packets sent and received in the route control process performed by the route control unit 404 described below can also be sent and received by unicast, which applies BF transmission and reception between surrounding wireless nodes, instead of broadcast. This allows for more accurate route construction.

経路制御部404は、メッシュリンクにおいて経路制御パケットを伝送することによって、メッシュリンク上での経路の構築及び更新を制御する。経路の構築及び更新は、例えば後述するように、メッシュリンクを成す複数の無線リンクのうち、経路に登録する(又は経路から除外する)無線リンクの情報を選択する(又は当該選択を解除する)ことによって行われてよい。 The route control unit 404 controls the construction and updating of routes on the mesh link by transmitting route control packets in the mesh link. The construction and updating of routes may be performed, for example, by selecting (or deselecting) information on wireless links to be registered in (or excluded from) the route from among multiple wireless links that form the mesh link, as described below.

経路制御部404は、経路メトリックと称される経路の品質を表す指標に基づいて、メッシュリンクにおける動的経路を決定する。以下では、経路メトリックの値が小さい方が、経路の回線品質が良好であることを示す例を説明する。例えば、経路制御部404は、ノード間の回線品質の評価を、周辺の無線ノードが送信した経路制御パケットのRSSI測定を行うことによって判定する。経路制御パケットには、周辺ノードまでに至る累積の経路メトリックが含まれる。 The route control unit 404 determines dynamic routes in mesh links based on an index that indicates the quality of a route, called a route metric. Below, an example is described in which a smaller route metric value indicates better line quality of the route. For example, the route control unit 404 evaluates line quality between nodes by measuring the RSSI of route control packets sent by surrounding wireless nodes. The route control packets include the cumulative route metric up to the surrounding nodes.

経路制御部404の経路制御パケット生成部4041は、経路制御パケットを生成する。経路制御パケットは、BHネットワークにおいて、CN3において生成されてCN3を起点に各ノード3に伝搬させる制御信号の一例である。 The route control packet generator 4041 of the route control unit 404 generates a route control packet. A route control packet is an example of a control signal that is generated in CN3 and propagated from CN3 to each node 3 in the BH network.

経路制御部404の経路メトリック計算部4042は、RSSI測定で得られる周辺ノードと自ノードの間のホップリンクの経路メトリックを決定する。経路メトリック計算部4042は、経路制御パケットに含まれる累積の経路メトリックと、周辺ノードと自ノードとの間の経路メトリックとに基づいて、自無線ノードまでに至る累積の経路メトリックを計算する。 The route metric calculation unit 4042 of the route control unit 404 determines the route metric of the hop link between the local node and the surrounding nodes obtained by the RSSI measurement. The route metric calculation unit 4042 calculates the cumulative route metric up to the local wireless node based on the cumulative route metric included in the route control packet and the route metric between the local node and the surrounding nodes.

経路制御部404の経路更新部4043は、経路メトリック計算部4042が計算した経路メトリックと、経路更新部4043において記憶されている経路メトリックとを比較し、経路を更新するか否かを判断する。経路更新部4043は、計算した経路メトリックが記憶した経路メトリックよりも小さい場合、経路を更新する、と判定する。計算した経路メトリックが記憶した経路メトリックよりも小さい場合とは、計算した経路メトリックに対応する経路の回線品質が、記憶した経路メトリックに対応する経路よりも良好な無線リンクのマルチホップで構成されることを表す。 The route update unit 4043 of the route control unit 404 compares the route metric calculated by the route metric calculation unit 4042 with the route metric stored in the route update unit 4043, and determines whether to update the route. If the calculated route metric is smaller than the stored route metric, the route update unit 4043 determines to update the route. If the calculated route metric is smaller than the stored route metric, this means that the route corresponding to the calculated route metric is configured with multi-hop wireless links with better line quality than the route corresponding to the stored route metric.

この経路制御の手順は、例えば、非特許文献1に記載の方式での経路制御を踏襲できる。但し、BH回線において、高周波数帯でBFを適用した送受信を行うことを対象とする場合、経路制御部404は、例えば、以下の2点の機能を有してよい。 This route control procedure can follow, for example, the route control method described in Non-Patent Document 1. However, when the target is to transmit and receive using BF in a high frequency band on a BH line, the route control unit 404 may have, for example, the following two functions.

(1)経路制御パケットの送受信において、図6で説明したBF制御によって決定されるBF制御情報を用いたBF伝送が適用される。 (1) When sending and receiving route control packets, BF transmission is applied using BF control information determined by the BF control described in Figure 6.

経路制御において、経路制御パケットの送受信が、ブロードキャストに代えて、周辺ノードとの間でBFを適用したユニキャストで実行されることによって、より的確な経路の構築が実現できる。 In route control, by sending and receiving route control packets between neighboring nodes using unicast with BF applied instead of broadcast, more accurate route construction can be achieved.

(2)経路制御の処理において、ノード間の無線リンクの回線品質が劣化した場合に、劣化した無線リンクを含まないマルチホップの経路が中継伝送経路として決定される。 (2) In the process of route control, if the line quality of the wireless link between nodes deteriorates, a multi-hop route that does not include the deteriorated wireless link is determined as the relay transmission route.

高周波数帯では、電波の直進性が強く、送信点と受信点の間に建造物、樹木、人物、車両といった遮蔽物が存在する場合に、送信点から受信点に至る電波伝搬の損失が増加し易い。そのため、送信点と受信点との間の無線リンクの回線品質が劣化し、無線リンクが切断してしまう場合に備えて、例えば、経路制御部404に含まれる経路更新部4043は、経路の更新を行う。本実施の形態においては、主として、ミリ波帯を例示して説明したが、この帯域に限定されない。例えば、ミリ波帯や、更に高周波帯域においては、無線ネットワークの或る箇所での電波の短時間での遮断によって、無線ネットワークの通信が遮断する事態を起こす場合がある。本実施の形態によれば、周期的もしくは非周期的に、最適なツリー経路を更新するので、ミリ波帯もしくはそれよりも高周波の帯域の通信環境において適用すると好適である。例えば、通信環境を実現した場合に、通常であれば良好に通信できていたとしても、信号機によって停止した車両によって通信環境が劣化したり、通行人がBFを適用した経路を横切る間、通信環境が劣化するような場合がある。このような一時的な通信環境の劣化の場合、マイクロ波帯などの、より低周波数帯を適用している環境であれば、一時的な通信速度の低下で済むところ、ミリ波帯では、通信の遮断となる場合がある。したがって、ミリ波帯もしくはそれよりも高周波帯域の通信環境において、本実施の形態を適用することが好適である。 In the high frequency band, radio waves have a strong tendency to travel in a straight line, and when there is an obstruction between the transmission point and the reception point, such as a building, a tree, a person, or a vehicle, the loss of radio wave propagation from the transmission point to the reception point is likely to increase. Therefore, in preparation for the case where the line quality of the wireless link between the transmission point and the reception point deteriorates and the wireless link is disconnected, for example, the route update unit 4043 included in the route control unit 404 updates the route. In this embodiment, the millimeter wave band has been mainly described as an example, but this band is not limited to this. For example, in the millimeter wave band or even higher frequency band, a short-term interruption of radio waves at a certain point of the wireless network may cause a situation in which communication of the wireless network is interrupted. According to this embodiment, the optimal tree route is updated periodically or non-periodically, so it is suitable for application in a communication environment of the millimeter wave band or a higher frequency band. For example, when a communication environment is realized, even if communication is normally good, the communication environment may deteriorate due to a vehicle stopped by a traffic light, or the communication environment may deteriorate while a passerby crosses a route to which BF is applied. In the case of such a temporary deterioration of the communication environment, in an environment using a lower frequency band such as the microwave band, the communication speed will be temporarily reduced, but in the millimeter wave band, communication may be interrupted. Therefore, it is preferable to apply this embodiment to a communication environment using the millimeter wave band or a higher frequency band.

中継経路及び代替中継経路の決定及び更新は、図8以降にて詳細は後述するが、コアノードが所定の周期で経路制御パケットを送信することにより、実行される。なお、所定の周期は、任意に設定されてよい。但し、上述したように、電波伝搬損失が大きいミリ波帯もしくはそれよりも高周波の帯域において、BF送受信を適用して電波伝搬損失を補い所要の伝送距離を確保する場合、送信ノードと受信ノードとの間への遮蔽物の挿入による回線品質の劣化は極めて大きく、通信の断絶に至ることもある。このような観点から、この回線品質の劣化の影響をできるだけ速やかに解消することが望まれる。例えば、回線品質が劣化した無線リンクが存在している条件下での新たな最適な中継経路を速やかに構築することが望まれる。そのため、経路制御の周期(例えば、コアノードにおける経路制御パケットの送信周期)は、短い方がよい。しかしながら、経路制御パケットの送受信回数の増加が、トラフィックの負荷を増大させ、無線通信システムの性能の劣化を生じさせる場合がある。無線通信システムの性能の劣化を抑制するためには、経路制御の周期は長い方がよい。したがって、上述した所定の周期は、一律な値(例えば、一律な最適値)に設定される例に限られない例えば、無線ノードが設置された環境において、遮蔽物が挿入される等の障害を誘発する要因が発生する頻度、及び、回線品質の劣化による無線通信システムのQoSに対する影響度などを勘案し、経路制御の周期は、各々の無線通信システム毎に決定されてよい。回線品質が劣化した無線リンクを想定した代替中継経路を予め決定する本実施の形態によれば、不意の回線品質の劣化が生じた場合であっても、代替中継経路へ切替えることにより中継転送を継続できる。そのため、経路制御の周期を短く設定することを回避できたり、あるいは、経路制御のの回数を低減でき、過度に短い周期で経路制御処理を実行しなくても、不意の回線品質の劣化に対処できる。 The determination and update of the relay route and the alternative relay route are performed by the core node transmitting a route control packet at a predetermined period, as will be described in detail later in FIG. 8 and subsequent figures. The predetermined period may be set arbitrarily. However, as described above, in the millimeter wave band or a higher frequency band in which radio wave propagation loss is large, when BF transmission and reception is applied to compensate for radio wave propagation loss and ensure the required transmission distance, the deterioration of line quality due to the insertion of an obstacle between the transmitting node and the receiving node is extremely large, and may lead to communication interruption. From this perspective, it is desirable to eliminate the influence of this deterioration of line quality as quickly as possible. For example, it is desirable to quickly construct a new optimal relay route under conditions in which a wireless link with deteriorated line quality exists. Therefore, it is better to have a short route control period (for example, a transmission period of a route control packet in a core node). However, an increase in the number of transmissions and receptions of route control packets may increase the traffic load and cause deterioration of the performance of the wireless communication system. In order to suppress deterioration of the performance of the wireless communication system, it is better to have a long route control period. Therefore, the above-mentioned predetermined period is not limited to an example in which it is set to a uniform value (for example, a uniform optimal value). For example, the period of route control may be determined for each wireless communication system, taking into consideration the frequency of occurrence of factors that induce failures, such as the insertion of a shield, in the environment in which the wireless node is installed, and the degree of impact of deterioration of line quality on the QoS of the wireless communication system. According to this embodiment in which an alternative relay route assuming a wireless link with deteriorated line quality is determined in advance, even if unexpected deterioration of line quality occurs, relay forwarding can be continued by switching to the alternative relay route. Therefore, it is possible to avoid setting a short route control period, or to reduce the number of route control operations, and it is possible to deal with unexpected deterioration of line quality without performing route control processing at an excessively short period.

例えば、無線リンクの回線品質が劣化した場合に、BHネットワークのスループットの低下、または、BHネットワークの停止を避け、BHネットワークの経路の更新に係る遅延時間を抑制するために、中継経路が、回線品質が劣化した無線リンクを除外した代替中継経路に切替えられてよい。また、無線リンクの回線品質が劣化した場合に、BHネットワークのスループットの低下、または、BHネットワークの停止を避け、BHネットワークの経路の更新に係る遅延時間を抑制するために、コアノードが送信する経路制御パケットの送信周期が制御されてよい。別言すると、代替中継経路への切替えと、経路制御パケットの送信周期の制御とが、併用されてよい。例えば、無線リンクの回線品質が劣化した場合に、代替中継経路への切替えが実行され、経路制御パケットの送信周期が短く設定されてよい。 For example, when the line quality of a wireless link deteriorates, in order to avoid a decrease in the throughput of the BH network or a stop of the BH network and to suppress the delay time related to the update of the route of the BH network, the relay route may be switched to an alternative relay route that excludes the wireless link with deteriorated line quality. Also, when the line quality of a wireless link deteriorates, in order to avoid a decrease in the throughput of the BH network or a stop of the BH network and to suppress the delay time related to the update of the route of the BH network, the transmission period of the route control packet transmitted by the core node may be controlled. In other words, switching to an alternative relay route and control of the transmission period of the route control packet may be used in combination. For example, when the line quality of a wireless link deteriorates, switching to an alternative relay route may be performed and the transmission period of the route control packet may be set to be short.

例えば、経路制御パケットの送信周期の制御は、コアノードによって行われてよい。あるいは、経路制御パケットの送信周期が、バックボーンネットワークから指示されてよい。 For example, the transmission period of the route control packets may be controlled by a core node. Alternatively, the transmission period of the route control packets may be instructed from the backbone network.

例えば、コアノードは、コアノードが送信する経路制御パケットの送信周期を短く設定してよい。 For example, a core node may set a short transmission period for route control packets sent by the core node.

あるいは、高周波数帯を用いる無線BH回線において一律に経路制御パケットの送信周期を短くする代わりに、或る条件に基づいて、経路制御パケットの送信周期を制御してもよい。例えば、コアノードは、無線リンクの回線品質の大幅な劣化(例えば、所定品質以下に劣化)が発生する時間当たりの回数を計数し、その回数が多いほど、経路制御パケットの送信周期をより短く制御してもよい。別言すると、無線リンクの回線品質の変動に応じて、経路制御パケットの送信周期を可変に制御してもよい。 Alternatively, instead of uniformly shortening the transmission period of route control packets in wireless BH lines using high frequency bands, the transmission period of route control packets may be controlled based on certain conditions. For example, the core node may count the number of times per hour that the line quality of the wireless link significantly deteriorates (e.g., deteriorates to a predetermined quality or lower), and the more times this occurs, the shorter the transmission period of the route control packets may be controlled to be. In other words, the transmission period of the route control packets may be variably controlled in response to fluctuations in the line quality of the wireless link.

あるいは、コアノードは、無線通信システムにおいて提供されるアプリケーションからの要求に基づいて、経路制御パケットの送信周期を制御してもよい。例えば、アプリケーションから要求される、一時的な回線切断時間、及び/または、回線切断時間に伴う遅延時間を抑えるべき要求度を表すQuality of Service(QoS)が高い場合に、経路制御パケットの送信周期をより短く設定してよい。例えば、音声通話及び映像配信といったリアルタイムのデータ伝送を行うアプリケーションでは、QoSが高くなる。 Alternatively, the core node may control the transmission period of the route control packets based on a request from an application provided in the wireless communication system. For example, when the Quality of Service (QoS) required by the application, which indicates the degree of requirement for suppressing temporary line disconnection time and/or delay time associated with line disconnection time, is high, the transmission period of the route control packets may be set to be shorter. For example, QoS is high for applications that perform real-time data transmission such as voice calls and video distribution.

経路更新処理は、無線リンクにおいて経路制御パケットを送受信して行う処理であるため、経路制御パケットの送信周期を可変に制御することによって、経路更新処理の頻度を適応的に抑えることができ、BH回線のスループットの低下を抑えることができる。 Since route update processing is performed by sending and receiving route control packets over a wireless link, by variably controlling the transmission period of route control packets, the frequency of route update processing can be adaptively reduced, thereby preventing a decrease in throughput of the BH line.

また、経路更新処理では、上述した代替中継経路の決定及び更新が実行されてよい。各無線ノード3は、回線品質が劣化した無線リンクを使わない代替中継経路を予め決定し記憶しておく機能を有する。代替中継経路は、回線品質が劣化した無線リンクを除外した条件での最適が中継経路と捉えてよい。これにより、経路制御パケットの送信周期を過度に短く設定することを回避でき、BH回線の中継伝送を滞りなく継続することができる。 In addition, in the route update process, the above-mentioned alternative relay route may be determined and updated. Each wireless node 3 has a function of determining and storing in advance an alternative relay route that does not use a wireless link with degraded line quality. The alternative relay route may be considered to be the optimal relay route under conditions that exclude wireless links with degraded line quality. This makes it possible to avoid setting the transmission period of route control packets to an excessively short period, and allows relay transmission of the BH line to continue smoothly.

中継経路および代替中継経路を構築(決定)する処理は、データ転送処理とは独立に、データ転送が発生していない時間帯などに行われてよい。中継経路および代替中継経路を構築(決定)する処理の実行頻度が少なくて済むため、BH回線のスループットの低下への影響が抑制できる。 The process of constructing (determining) the relay route and the alternative relay route may be performed independently of the data transfer process, such as during a time period when no data transfer is occurring. Since the process of constructing (determining) the relay route and the alternative relay route can be performed less frequently, the impact on the reduction in throughput of the BH line can be suppressed.

また、図9で後述するが、通常の中継経路の構築と代替中継経路の構築の処理方法に共通性を持たせることによって、レイヤ2.5のソフトウェア構成への本機能の追加および取り除きを容易にできる。ここで、通常の中継経路とは、リンクアップしたメッシュリンクのそれぞれが除外されない状態で決定された中継経路に該当してよい。本実施の形態において、「中継経路」は、「代替中継経路」とは区別された、通常の中継経路を示してよい。 As will be described later in FIG. 9, by providing commonality between the processing methods for constructing a normal relay route and constructing an alternative relay route, this function can be easily added and removed from the software configuration of layer 2.5. Here, the normal relay route may correspond to a relay route determined in a state in which each of the linked-up mesh links is not excluded. In this embodiment, the "relay route" may refer to the normal relay route, as distinguished from the "alternative relay route."

なお、ホップリンクの回線品質の劣化が瞬時的なものである場合に、代替中継経路への切り替えを行うことを回避するために、無線ノードは、フレーム転送が1回失敗した場合に回線品質が劣化した、と判定する代わりに、所定の回数(例えば3回)連続してフレーム転送に失敗したことをもって、ホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してもよい。フレーム転送の失敗は、例えば、受信ノードからACKが返送されないことに対応してよい。 In addition, in order to avoid switching to an alternative relay path when the deterioration of the line quality of the hop link is momentary, the wireless node may determine that the line quality of the hop link has deteriorated when frame forwarding has failed a predetermined number of times (e.g., three times) in succession, instead of determining that the line quality has deteriorated when frame forwarding has failed once. The failure of frame forwarding may correspond, for example, to the failure to return an ACK from the receiving node.

IPT制御部406は、例えば、周波数リユース間隔に応じた送信周期に従ってBH回線用の無線通信部によるパケット送信タイミングを制御する。 The IPT control unit 406 controls the timing of packet transmission by the wireless communication unit for the BH line, for example, according to a transmission period corresponding to the frequency reuse interval.

フレーム転送処理部403は、上位レイヤ(レイヤ3以上)からレイヤ2.5に降りてくる転送データをレイヤ2.5の制御情報ヘッダを付加して下位レイヤ(レイヤ2以下)で転送するフレームに整える処理を実行する。 The frame forwarding processing unit 403 performs processing to prepare the forwarding data coming down from the upper layers (layer 3 or higher) to layer 2.5 by adding a layer 2.5 control information header to prepare a frame to be forwarded at the lower layers (layer 2 or lower).

(CNの動作例)
次に、CNの動作例について説明する。図8は、一実施の形態に係るコアノード(CN)の動作例を示すフローチャートである。図8のフローチャートは、例えば、CNの制御部40において実行されると捉えてよい。
(Example of CN operation)
Next, an example of the operation of the CN will be described. Fig. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the core node (CN) according to one embodiment. The flowchart in Fig. 8 may be considered to be executed in the control unit 40 of the CN, for example.

制御部40は、経路制御パケットの送信周期を設定する(S101)。 The control unit 40 sets the transmission period for route control packets (S101).

定期的に経路制御パケットを送信する場合の送信周期は、一定でもよいし、本実施の形態において構築される経路は、漸近的に安定することから、図8のフローチャートが実行される回数に応じて変更されてもよい。所定の時刻が、「特定のタイミング」に設定されてもよいし、無線通信システムのユーザによって設定されてもよい。また、制御部40は、或る条件に基づいて、経路制御パケットの送信周期を制御してもよい。例えば、制御部40は、ホップリンクの回線品質劣化(回線切断など)の頻度を計数し、計数した頻度に応じて、経路制御パケットの送信周期を可変に制御してもよい。例えば、制御部40は、回線品質劣化の頻度が多いほど、経路制御パケットの送信周期をより短く設定する。例えば、ホップリンクの回線品質劣化の頻度は、後述するセルフヒーリング処理において計数されてよい。 The transmission period when the route control packets are periodically transmitted may be constant, or may be changed according to the number of times the flowchart in FIG. 8 is executed, since the route constructed in this embodiment is asymptotically stable. The predetermined time may be set to a "specific timing", or may be set by a user of the wireless communication system. The control unit 40 may also control the transmission period of the route control packets based on certain conditions. For example, the control unit 40 may count the frequency of line quality degradation (such as line disconnection) of the hop link, and variably control the transmission period of the route control packets according to the counted frequency. For example, the control unit 40 sets the transmission period of the route control packets to be shorter as the frequency of line quality degradation increases. For example, the frequency of line quality degradation of the hop link may be counted in the self-healing process described later.

コアノードが各スレーブノード宛にスレーブノードが正常に動作しているかのチェックを行う作業であるセルフヒーリング処理(S105に対応)によって計数されてよい。また、無線通信システム内で提供されているアプリケーションの、一時的な回線切断時間やそれに伴う遅延時間を小さく抑えるべき要求度を表すQoS(Quality of Service)が高い場合には経路制御パケット送信周期をより短くするという可変制御を適用してもよい。 The count may be performed by a self-healing process (corresponding to S105), which is a process in which the core node checks whether each slave node is operating normally. In addition, variable control may be applied to shorten the period of sending route control packets when the quality of service (QoS), which indicates the degree of requirement for minimizing temporary line disconnection time and the associated delay time, is high for an application provided in a wireless communication system.

制御部40は、例えば、特定のイベントが検出されたか否かを監視する(S102)。「特定のイベント」には、例えば、CNが起動されたこと、リセットボタンが操作されたこと、及び、特定のタイミングが到来したこと、が含まれてよい。「特定のタイミング」の一例は、例えば、経路制御パケットを定期又は不定期に送信するために設定された送信タイミングである。 The control unit 40 monitors, for example, whether a specific event has been detected (S102). A "specific event" may include, for example, the CN being started, the reset button being operated, and the arrival of a specific timing. An example of a "specific timing" is, for example, a transmission timing set for transmitting a route control packet on a regular or irregular basis.

特定のイベントが検出されない場合(S102にてNO)、S104の処理が実行される。 If no specific event is detected (NO in S102), processing in S104 is executed.

特定のイベントが検出された場合(S102にてYES)、CNの制御部は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部を通じて、周辺ノード情報を基に識別される周辺SNに経路制御パケットを送信する(S103)。経路制御パケットは、ブロードキャストされてもよいし、BF伝送を用いてユニキャストされてもよい。 When a specific event is detected (YES in S102), the control unit of the CN generates a route control packet and transmits the route control packet to a neighboring SN identified based on the neighboring node information, for example, via a wireless communication unit (S103). The route control packet may be broadcast or unicast using BF transmission.

例えば、CNの起動が検出された場合、及び、経路構築パケットの送信タイミングが検出された場合には、経路構築パケットが周辺SNに送信される。リセットボタンの操作が検出された場合、及び、リセットパケットの送信タイミングが検出された場合には、リセットパケットが周辺SNに送信される。 For example, when the start of a CN is detected and when the timing to send a route construction packet is detected, a route construction packet is sent to the surrounding SN. When the operation of a reset button is detected and when the timing to send a reset packet is detected, a reset packet is sent to the surrounding SN.

次に、制御部40は、セルフヒーリング処理の実行タイミングか否かを判定する(S104)。セルフヒーリング処理とは、コアノードが、スレーブノードが正常に動作しているか否かを確認する処理である。例えば、セルフヒーリング処理において、コアノードは、スレーブノード宛にセルフヒーリング用パケット(ハローパケットと称されてよい)を送信し、スレーブノードからの応答に基づいて、スレーブノードが正常に動作しているか否かを確認する。 Next, the control unit 40 determines whether it is time to execute a self-healing process (S104). A self-healing process is a process in which a core node checks whether a slave node is operating normally. For example, in a self-healing process, the core node sends a self-healing packet (which may be called a hello packet) to the slave node, and checks whether the slave node is operating normally based on the response from the slave node.

セルフヒーリング処理の実行タイミングでない場合(S104にてNO)、S107の処理が実行される。 If it is not time to execute the self-healing process (NO in S104), the process of S107 is executed.

セルフヒーリング処理の実行タイミングである場合(S104にてYES)、制御部40は、セルフヒーリングを実行する(S105)。そして、制御部40は、セルフヒーリングの結果に基づいて、ホップリンクの回線品質の劣化の頻度(回数)を検出する(S106)。 If it is time to execute the self-healing process (YES in S104), the control unit 40 executes self-healing (S105). Then, based on the result of self-healing, the control unit 40 detects the frequency (number of times) of degradation of the line quality of the hop link (S106).

次に、制御部40は、セルフヒーリングの実行期間が経過(タイムアウト)したか否かを判定する(S107)。 Next, the control unit 40 determines whether the self-healing execution period has elapsed (timed out) (S107).

セルフヒーリングの実行期間が経過(タイムアウト)していない場合(S107にてNO)、S104の処理が実行される。 If the self-healing execution period has not elapsed (timed out) (NO in S107), the process of S104 is executed.

セルフヒーリングの実行期間が経過(タイムアウト)した場合(S107にてYES)、制御部40は、S102において特定のイベントが検出されていたか否かを判定する(S108)。別言すると、制御部40は、経路制御パケットを送信したか否かを判定する。 If the self-healing execution period has elapsed (timed out) (YES in S107), the control unit 40 determines whether a specific event was detected in S102 (S108). In other words, the control unit 40 determines whether a route control packet was sent.

S102において特定のイベントが検出されていなかった場合(S108にてNO)、S101の処理が実行される。S102において特定のイベントが検出されていた場合(S108にてYES)、制御部40は、経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)したか否かを判定する(S109)。 If a specific event has not been detected in S102 (NO in S108), the process of S101 is executed. If a specific event has been detected in S102 (YES in S108), the control unit 40 determines whether the execution period of the route control process has elapsed (timed out) (S109).

経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)していない場合(S109にてNO)、S101の処理が実行される。 If the execution period for the route control process has not elapsed (timeout) (NO in S109), the process of S101 is executed.

経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)した場合(S109にてYES)、制御部40は、中継経路を設定する(S110)。例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出しない間、通常の中継経路を設定する。また、例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出した場合、回線品質が劣化したホップリンクを除外した代替中継経路を設定する。 When the execution period of the route control process has elapsed (timed out) (YES in S109), the control unit 40 sets a relay route (S110). For example, the control unit 40 sets a normal relay route while it does not detect any degradation in the line quality of the adjacent current hop links on the upstream and downstream sides. Also, for example, when the control unit 40 detects degradation in the line quality of the adjacent current hop links on the upstream and downstream sides, it sets an alternative relay route that excludes the hop links with degraded line quality.

そして、制御部40は、データパケットの処理(データ中継転送)を開始してよい(S111)。経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)した場合、コアノードとスレーブノードとの間のデータ中継経路が、最新の状態に更新される。なお、経路制御処理の結果、経路制御処理の前後でデータ中継経路が変わらなくてもよい。 Then, the control unit 40 may start processing the data packet (data relay transfer) (S111). When the execution period of the route control process has elapsed (timeout), the data relay route between the core node and the slave node is updated to the latest state. Note that as a result of the route control process, the data relay route does not need to change before and after the route control process.

次に、制御部40は、ホップリンクの回線品質の劣化(例えば、劣化の頻度(回数))を検出する(S112)。例えば、制御部40は、セルフヒーリング処理におけるスレーブノードからの応答に基づいて、回線品質の劣化の頻度を検出してよい。 Next, the control unit 40 detects the deterioration of the line quality of the hop link (e.g., the frequency (number of times) of the deterioration) (S112). For example, the control unit 40 may detect the frequency of the deterioration of the line quality based on the response from the slave node in the self-healing process.

ホップリンクの回線品質の劣化が検出されなかった場合(S112にてNO)、フローは終了する。ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合(S112にてYES)、制御部40は、ホップリンク回線品質の劣化の頻度を更新する(S113)。そして、フローは終了する。 If no deterioration in the line quality of the hop link is detected (NO in S112), the flow ends. If deterioration in the line quality of the hop link is detected (YES in S112), the control unit 40 updates the frequency of deterioration in the hop link line quality (S113). Then, the flow ends.

以上のように、コアノードは、周辺ノードとの間においてリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに経路制御パケットを送信(例えば、BF伝送によるユニキャスト)することによって、BHネットワークを構成するスレーブノードのそれぞれに経路制御パケットを伝搬させる。 As described above, the core node propagates a route control packet to each of the slave nodes that make up the BH network by transmitting the route control packet (e.g., unicasting via BF transmission) to each of the multiple wireless links that have been linked up with the surrounding nodes.

なお、中継経路を決定する処理は、代替中継経路の決定にも適用されてよい。代替中継経路とは、特定のホップリンクを使わない中継経路のことである。なお、本実施の形態では、一例として、特定のホップリンクが1つである例を説明するが、本開示はこれに限定されない。特定のホップリンクは、2以上のホップリンクの組み合わせでもよい。特定のホップリンクが2以上ホップリンクの組み合わせであっても、特定のホップリンクが1つの例と同様な処理によって代替中継経路を決定できる。 The process of determining a relay route may also be applied to determining an alternative relay route. An alternative relay route is a relay route that does not use a specific hop link. In this embodiment, an example in which there is one specific hop link is described as an example, but the present disclosure is not limited to this. The specific hop link may be a combination of two or more hop links. Even if the specific hop link is a combination of two or more hop links, an alternative relay route can be determined by the same process as in the example in which there is one specific hop link.

代替中継経路が予め、決定及び/又は更新されることによって、中継転送処理、及び/又は、セルフヒーリング処理において、ホップリンクの回線品質が劣化したことが検出された場合に、各無線ノードは、代替中継経路に基づいてフレーム転送の送信先を切り替える。この切替えによって、BH回線の中継伝送を滞りなく継続できる。 By determining and/or updating the alternative relay route in advance, when degradation of the line quality of the hop link is detected during the relay forwarding process and/or the self-healing process, each wireless node switches the frame forwarding destination based on the alternative relay route. This switching allows relay transmission of the BH line to continue smoothly.

代替中継経路は、通常の中継経路と同様に、各ホップリンクに対するRSSI測定などによって計測される伝搬品質指標(これをリンクメトリックと呼称する)を反映させた経路メトリックの情報を含む経路制御パケットの送受信によって決定されてよい。経路制御パケットは、コアノード側から下流無線ノード側に向かって、伝搬される。 As with normal relay routes, alternative relay routes may be determined by transmitting and receiving route control packets that contain route metric information that reflects a propagation quality index (called a link metric) measured by, for example, RSSI measurement for each hop link. The route control packets are propagated from the core node side to the downstream wireless node side.

なお、代替中継経路の場合、通常の中継経路と異なり、除外するホップリンクに対するリンクメトリックは、回線品質が極めて低いことに相当する規定値に設定される(置換される)。例えば、回線品質が低いほどリンクメトリックの値が大きい場合、規定値は、極めて大きな値、例えば、計算上、無限大(∞)、又は、リンクメトリックの取り得る値の上限値であってよい。このようなリンクメトリックの設定(置換)によって、代替中継経路は、通常の中継経路と同様の経路制御パケットの伝搬を行い、除外対象のホップリンクを含まない中継経路に決定される。 In the case of an alternative relay route, unlike a normal relay route, the link metric for the excluded hop link is set (replaced) to a specified value that corresponds to extremely low line quality. For example, if the lower the line quality, the larger the link metric value, the specified value may be an extremely large value, for example, mathematically infinity (∞) or the upper limit of the possible values for the link metric. By setting (replacing) the link metric in this way, the alternative relay route propagates route control packets in the same way as a normal relay route, and is determined to be a relay route that does not include the hop link to be excluded.

別言すると、代替中継経路の決定処理は、上述したリンクメトリックの設定(リンクメトリックの置換)を行う点を除いて、通常の中継経路の決定処理と同様の処理で実行できる。 In other words, the process of determining an alternative relay route can be performed in the same way as the process of determining a normal relay route, except for the link metric setting (link metric replacement) described above.

なお、代替中継経路の決定と、通常の中継経路の決定とのどちらが実行されるかについては、例えば、コアノードが、上述したS102において発生したイベントによって決定してよい。そして、代替中継経路の決定と、通常の中継経路の決定とのどちらを実行するかを示す情報(フラグ)は、上述したS103においてコアノードが送信する経路制御パケットに含まれてよい。例えば、代替中継経路の決定は、或る無線リンクが切断されたことを想定した代替中継経路を決定することに対応するため、以下では、一例として、代替中継経路の決定を実行することを示す情報は、「切断想定」と記載される場合がある。別言すると、代替中継経路の決定と、通常の中継経路の決定とのどちらを実行するかを示す情報(フラグ)は、「切断想定」又は「通常」のいずれかを示す。 Whether to determine an alternative relay route or a normal relay route may be determined by, for example, the core node based on an event that occurred in S102 described above. Information (flag) indicating whether to determine an alternative relay route or a normal relay route may be included in the route control packet transmitted by the core node in S103 described above. For example, since the determination of an alternative relay route corresponds to determining an alternative relay route assuming that a certain wireless link has been disconnected, in the following, as an example, information indicating that the determination of an alternative relay route will be performed may be described as "disconnection assumed." In other words, the information (flag) indicating whether to determine an alternative relay route or a normal relay route indicates either "disconnection assumed" or "normal."

また、経路制御パケットに、代替中継経路の決定を実行することを示す情報が含まれる場合、経路制御パケットには、代替中継経路において除外するホップリンクを示す情報が含まれてよい。代替中継経路において除外するホップリンクは、「切断想定のホップリンク」と称されてもよい。なお、経路制御パケットの構成については、後述する。 In addition, when the route control packet includes information indicating that an alternative relay route is to be determined, the route control packet may include information indicating hop links to be excluded in the alternative relay route. The hop links to be excluded in the alternative relay route may be referred to as "hop links to be disconnected." The configuration of the route control packet will be described later.

伝搬品質指標(リンクメトリック)の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度(例えば、RSSI;Received Signal Strength Indicator)、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。また、例えば、ホップリンク毎に適用する伝送技術仕様が異なる場合、RSSIがリンクメトリック(ホップリンクの回線品質を反映した指標)の計算に用いられる代わりに、RSSIと伝送技術仕様とから対応付けられるリンクスループットがリンクメトリックの計算に用いられてもよい。リンクスループットを決定づける伝送技術仕様の一例としては、無線規格(802.11n、802.11ac、802.11ax、5GNR(第5世代移動通信仕様;5G New Radio))、MIMOストリーム数、適応変調方式などが挙げられる。例えば、RSSIが2つのホップリンクの間で同一であっても、無線規格が2つのホップリンクの間で異なっている場合、リンクスループットは2つのホップリンクの間で異なる。このような場合に、リンクスループットをリンクメトリックの計算に用いることによって、構築される経路の回線品質の信頼性を向上できる。なお、リンクスループットがリンクメトリックの計算に用いる例は、回線品質が低いほどリンクメトリックの値が小さい例に該当してよい。 Non-limiting examples of the propagation quality index (link metric) include the received power or strength of the wireless signal (e.g., RSSI; Received Signal Strength Indicator), radio wave propagation loss, and propagation delay. In addition, for example, when the transmission technology specifications applied to each hop link are different, instead of using the RSSI to calculate the link metric (an index reflecting the line quality of the hop link), the link throughput associated with the RSSI and the transmission technology specification may be used to calculate the link metric. Examples of transmission technology specifications that determine the link throughput include wireless standards (802.11n, 802.11ac, 802.11ax, 5GNR (5th generation mobile communication specification; 5G New Radio)), the number of MIMO streams, adaptive modulation method, etc. For example, even if the RSSI is the same between two hop links, if the wireless standards are different between the two hop links, the link throughput will be different between the two hop links. In such a case, the reliability of the line quality of the route to be constructed can be improved by using the link throughput to calculate the link metric. Note that an example in which the link throughput is used to calculate the link metric may correspond to an example in which the lower the line quality, the smaller the link metric value.

なお、代替中継経路の決定処理におけるリンクメトリックに、リンクスループットが用いられる場合、除外するホップリンクに対するリンクメトリックは、0bpsに相当する値に設定(置換)されてよい。このようなリンクメトリックの設定(置換)によって、除外する対象のホップリンクが代替中継経路から確実に除外できる。 When link throughput is used as the link metric in the process of determining an alternative relay route, the link metric for the hop link to be excluded may be set (replaced) with a value equivalent to 0 bps. By setting (replacing) the link metric in this way, the hop link to be excluded can be reliably excluded from the alternative relay route.

また、一部のホップリンクの伝送技術に、無線伝送に追加あるいは代替で、有線LANケーブル、または、Power Line Comunication(PLC)などの有線伝送が適用される場合も考えられる。このように、ホップリンク毎に適用する伝送技術仕様が異なる場合に、リンクメトリックまたは中継経路に含まれる複数のホップリンクに対するリンクメトリックの総合的な指標である経路メトリックの計算にリンクスループットを用いることによって、より的確な回線品質の指標を計算できる。より的確な回線品質を用いることによって、例えば、リンクスループットを用いない場合よりも、回線品質の良い経路を構築できる場合がある。 It is also possible that wired transmission such as wired LAN cables or Power Line Communication (PLC) is applied to the transmission technology of some hop links in addition to or instead of wireless transmission. In this way, when the transmission technology specifications applied to each hop link are different, a more accurate indicator of line quality can be calculated by using link throughput to calculate the link metric or the route metric, which is a comprehensive indicator of the link metrics for multiple hop links included in the relay route. By using more accurate line quality, it may be possible to build a route with better line quality than, for example, when link throughput is not used.

例えば、CNを起点に信号(例えば、制御信号)を送信することで、制御信号の送信ノードと受信ノードとの間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノードにおいて求めることができる。 For example, by transmitting a signal (e.g., a control signal) originating from the CN, the radio wave propagation loss of each wireless section between the transmitting node and the receiving node of the control signal can be calculated at the receiving node.

そして、受信ノードのそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報(別言すると、累積値)を、ノード間で伝達できる。 Then, each receiving node transmits the calculated radio wave propagation loss information together with the control signal, so that information on the cumulative radio wave propagation loss (in other words, the cumulative value) for the wireless section through which the control signal propagates can be transmitted between nodes.

個々のノードは、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノードを1つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。個々のノードは、メモリ32もしくはストレージ33の少なくとも一方に、選んだ転送先のノード情報、もしくは、ツリー構造の中継経路におけるBF送信のためのパラメータ情報のいずれか、もしくは、両方を書き込んでよい。ここで、例えば、転送先のノード情報、もしくは、パラメータ情報がサーバに記憶される場合、個々のノードは、ツリー構造の中継経路を使用するためにサーバから情報を読み出すことによって、タイムラグが生じる。タイムラグ無しに瞬時にツリー構造の中継経路を構成するためには、転送先のノード情報、及び/又は、パラメータ情報は、個々のノードが有する記憶媒体を用いて記憶されることが望ましい。個々のノードが記憶する情報は、上記の転送先のノード情報、及び/又は、パラメータ情報に限定されなくてよい。 Each node calculates a route metric based on the cumulative radio wave propagation loss for each upstream node candidate that is the source of the control signal, and selects one node from the upstream node candidates that has the smallest route metric, for example. This allows a tree-structured route with the smallest radio wave propagation loss to be constructed. Each node may write either the selected destination node information or parameter information for BF transmission in the tree-structured relay route, or both, to at least one of the memory 32 and the storage 33. Here, for example, if the destination node information or parameter information is stored in a server, a time lag occurs when each node reads information from the server to use the tree-structured relay route. In order to instantly configure the tree-structured relay route without a time lag, it is desirable that the destination node information and/or parameter information be stored using a storage medium possessed by each node. The information stored by each node does not need to be limited to the destination node information and/or parameter information.

(SNの動作例)
図9は、一実施の形態に係るスレーブノード(SN)の動作例を示すフローチャートである。図9を参照して、SNの動作例について説明する。図9のフローチャートは、SNの制御部40において実行されると捉えてよい。
(SN operation example)
Fig. 9 is a flowchart showing an example of the operation of a slave node (SN) according to an embodiment. An example of the operation of the SN will be described with reference to Fig. 9. The flowchart in Fig. 9 may be considered to be executed in the control unit 40 of the SN.

SNは、例えばBH回線の無線通信部36においてセルフヒーリングのハローパケットが受信されるか否かを判定する(S201)。 The SN determines whether or not a self-healing hello packet is received, for example, in the wireless communication unit 36 of the BH line (S201).

セルフヒーリングのハローパケットが受信されない場合(S201にてNO)、S203の処理が実行される。 If a self-healing hello packet is not received (NO in S201), processing in S203 is executed.

セルフヒーリングのハローパケットが受信された場合(S201にてYES)、SNの制御部40は、セルフヒーリングの結果をCNへ報告する(S202)。 If a self-healing hello packet is received (YES in S201), the control unit 40 of the SN reports the results of self-healing to the CN (S202).

次に、制御部40は、例えばBH回線の無線通信部36において経路制御パケットが受信されるか否かを判定する(S203)。 Next, the control unit 40 determines whether or not a route control packet is received, for example, in the wireless communication unit 36 of the BH line (S203).

経路制御パケットが受信されなかった場合(S203にてNO)、S201の処理が実行される。経路制御パケットが受信された場合(S203にてYES)、SNの制御部40は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、制御部40は、受信した経路制御パケットが、リセットパケットであるか否かを確認する(S204)。 If a route control packet has not been received (NO in S203), the process of S201 is executed. If a route control packet has been received (YES in S203), the control unit 40 of the SN checks the type of the route control packet. For example, the control unit 40 checks whether the received route control packet is a reset packet (S204).

受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合(S204にてYES)、制御部40は初期化処理を行う(S205)。初期化処理には、例えば、以下の処理が含まれてよい。
・周辺ノード情報において有効なツリー経路に選択しているリンクの選択解除
・記憶している経路メトリックの初期値(例えば、最大値)への初期化
If the received route control packet is a reset packet (YES in S204), the control unit 40 performs an initialization process (S205). The initialization process may include, for example, the following processes.
Deselecting links that are selected as valid tree routes in the neighboring node information Initializing the stored route metric to an initial value (e.g., the maximum value)

初期化処理の後、制御部40は、例えば、受信したリセットパケットを周辺SNへ送信する(S206)。そして、S201の処理が実行される。なお、リセットパケットには、識別子(ID)が含められてよい。ノードのそれぞれは、受信したリセットパケットに含まれるIDを記憶しておいてよい。また、リセットパケットは、ユニキャストで送信されてもよいし、マルチキャストで送信されてもよい。 After the initialization process, the control unit 40, for example, transmits the received reset packet to the neighboring SNs (S206). Then, the process of S201 is executed. The reset packet may include an identifier (ID). Each node may store the ID included in the received reset packet. The reset packet may be transmitted by unicast or multicast.

ノードのそれぞれは、受信したリセットパケットのIDが、記憶したIDと一致する場合、別言すると、過去に送信(転送)したリセットパケットであることを示す場合、当該リセットパケットの更なる送信は行わない。これにより、リセットパケットがBHネットワークにおいてループすることを防止できる。 If the ID of the received reset packet matches a stored ID, in other words, if it indicates that the reset packet was previously sent (forwarded), each node will not further transmit the reset packet. This makes it possible to prevent the reset packet from looping in the BH network.

一方、受信した経路制御パケットがリセットパケットでない場合(S204にてNO)、制御部40は、当該経路制御パケットが経路構築パケットであるか否かを確認する(S207)。 On the other hand, if the received route control packet is not a reset packet (NO in S204), the control unit 40 checks whether the route control packet is a route construction packet (S207).

受信した経路制御パケットが経路構築パケットではない場合(S207にてNO)、S201の処理が実行される。受信した経路制御パケットが経路構築パケットの場合(S207にてYES)、制御部40は、周辺ノード情報を参照する(S208)。 If the received route control packet is not a route construction packet (NO in S207), the process of S201 is executed. If the received route control packet is a route construction packet (YES in S207), the control unit 40 refers to the surrounding node information (S208).

そして、制御部40は、受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示すか否かを確認する(S209)。 Then, the control unit 40 checks whether the flag in the received route control packet indicates "disconnection expected" (S209).

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示さない場合(S209にてNO)、制御部40は、S212の処理を実行する。 If the flag in the received route control packet does not indicate "disconnection expected" (NO in S209), the control unit 40 executes the process of S212.

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示す場合(S209にてYES)、制御部40は、経路制御パケットに含まれる切断想定のホップリンク(例えば、L(j,k))の情報を参照し、自ノードがノード#kであるか否かを判定する(S210)。 If the flag in the received route control packet indicates "disconnection assumed" (YES in S209), the control unit 40 refers to the information on the hop link assumed to be disconnected (e.g., L(j, k)) contained in the route control packet and determines whether the local node is node #k (S210).

なお、S210において、自ノードがノード#kであるか否かの判定に加えて、受信した経路制御パケットの送信元のノードがノード#jであるか否かが判定されてもよい。この場合、以下に説明する、「S210にてNO」とは、自ノードがノード#kで無い、及び/又は、送信元のノードがノード#jでは無い場合に相当してよい。また、以下に説明する、「S210にてYES」とは、自ノードがノード#kであり、かつ、送信元のノードがノード#jである場合に相当してよい。 In addition to determining whether the own node is node #k in S210, it may also be determined whether the source node of the received route control packet is node #j. In this case, "NO at S210" described below may correspond to the case where the own node is not node #k and/or the source node is not node #j. Also, "YES at S210" described below may correspond to the case where the own node is node #k and the source node is node #j.

自ノードがノード#kで無い場合(S210にてNO)、制御部40は、S212の処理を実行する。 If the own node is not node #k (NO at S210), the control unit 40 executes the process of S212.

自ノードがノード#kの場合(S210にてYES)、制御部40は、伝搬品質指標(リンクメトリック)の置換を行う(S211)。例えば、伝搬品質指標は、例えば、L(j,k)が切断している(あるいは、回線品質が極めて低い)ことに相当する値(例えば、無限大)に置換されてよい。そして、制御部40は、S213の処理を実行する。 If the own node is node #k (YES in S210), the control unit 40 replaces the propagation quality index (link metric) (S211). For example, the propagation quality index may be replaced with a value (e.g., infinity) that corresponds to L(j, k) being disconnected (or the line quality being extremely low). Then, the control unit 40 executes the process of S213.

制御部40は、経路構築パケットを受信したリンクの伝搬品質指標(例えば、電波伝搬損失)を計算する(S212)。 The control unit 40 calculates the propagation quality index (e.g., radio wave propagation loss) of the link through which the route construction packet was received (S212).

別言すると、受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」であり、自無線ノード3が、切断想定のホップリンクの受信側である場合、電波品質指標は、そのホップリンクが切断していることに相当する伝搬品質指標で置き換える。制御部40は、周辺ノード情報を参照し、経路構築パケットを受信したリンクの伝搬品質指標(例えば、電波伝搬損失)を計算する代わりに、伝搬品質指標を置き換える処理を行う。 In other words, if the flag of the received route control packet is "disconnection assumed" and the local wireless node 3 is the receiving side of the hop link that is assumed to be disconnected, the radio wave quality index is replaced with a propagation quality index that corresponds to the hop link being disconnected. The control unit 40 refers to the surrounding node information and performs a process of replacing the propagation quality index instead of calculating the propagation quality index (e.g., radio wave propagation loss) of the link that received the route construction packet.

そして、制御部40は、経路メトリックを計算する(S213)。例えば、制御部40は、計算した電波伝搬損失、又は、置換した伝搬品質指標と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。 Then, the control unit 40 calculates the route metric (S213). For example, the control unit 40 calculates the cumulative radio wave propagation loss as the new route metric by adding the calculated radio wave propagation loss or the replaced propagation quality index to the propagation quality index included in the received route construction packet.

そして、制御部40は、新経路メトリックと、新経路メトリックが計算される前に記憶していた旧経路メトリックと、を比較して、経路メトリックの更新要否を判断する(S214)。 Then, the control unit 40 compares the new route metric with the old route metric that was stored before the new route metric was calculated, and determines whether the route metric needs to be updated (S214).

例えば、制御部40は、旧経路メトリックよりも新経路メトリックの方が小さい場合に、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する(S214にてYES)。なお、更新しないと判断された場合(S214にてNO)、制御部40は、S201の処理を実行してよい。 For example, if the new route metric is smaller than the old route metric, the control unit 40 determines to update the old route metric to the new route metric (YES in S214). Note that if it is determined not to update (NO in S214), the control unit 40 may execute the process of S201.

そして、制御部40は、受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示すか否かを確認する(S215)。 Then, the control unit 40 checks whether the flag in the received route control packet indicates "disconnection expected" (S215).

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示さない場合(S215にてNO)、制御部40は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効な経路に選択する(選択リンクの更新)(S217)。 If the flag in the received route control packet does not indicate "disconnection expected" (NO in S215), the control unit 40 selects the upstream wireless link that corresponds to the new route metric in the surrounding node information as a valid route (updates the selected link) (S217).

なお、選択リンクの更新処理は、経路構築パケットのフラグが「通常」の場合に対して実行され、経路構築パケットのフラグが「切断設定」の場合には、実行されない。 The selected link update process is performed when the flag in the route construction packet is "normal," but is not performed when the flag in the route construction packet is "disconnected."

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示す場合(S215にてYES)、制御部40は、周辺ノード情報において代替中継経路に対応する上流の無線リンクを有効な経路に決定し、代替中継経路情報に記憶する(S216)。 If the flag of the received route control packet indicates "disconnection expected" (YES at S215), the control unit 40 determines the upstream wireless link corresponding to the alternative relay route in the surrounding node information as a valid route and stores it in the alternative relay route information (S216).

選択リンクの更新又は代替中継経路情報の記憶の後、制御部40は、例えば、新経路メトリックを含む経路構築パケットを、周辺ノード情報において識別される周辺SNへ送信する(S218)。例えば、経路構築パケットは、マルチキャストで送信されてもよいし、BF伝送でのユニキャストで送信されてもよい。 After updating the selected link or storing the alternative relay route information, the control unit 40 transmits, for example, a route construction packet including the new route metric to the neighboring SNs identified in the neighboring node information (S218). For example, the route construction packet may be transmitted by multicast or by unicast with BF transmission.

その後、制御部40は、一定時間が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S219)。タイムアウトが検出されない場合(S219にてNO)、S201の処理が実行される。 Then, the control unit 40 monitors whether a certain period of time has elapsed (timeout) (S219). If a timeout is not detected (NO in S219), the process of S201 is executed.

タイムアウトが検出された場合(S219にてYES)、制御部40は、中継経路を設定する(S220)。例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出しない間、通常の中継経路を設定する。また、例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出した場合、回線品質が劣化したホップリンクを除外した代替中継経路を設定する。 If a timeout is detected (YES in S219), the control unit 40 sets a relay route (S220). For example, the control unit 40 sets a normal relay route while it does not detect any degradation in the line quality of the adjacent current hop links on the upstream and downstream sides. Also, for example, if the control unit 40 detects degradation in the line quality of the adjacent current hop links on the upstream and downstream sides, it sets an alternative relay route that excludes the hop links with degraded line quality.

そして、制御部40は、データパケットの送信処理(中継転送)を開始してよい(S221)。データパケットの送信処理は、例えば、宛先ノードへのデータパケット転送処理であってよい。データパケットの送信処理は、中継転送が行われる場合の転送先(宛先)のノード番号を記憶したルーティングテーブルの中継経路に従って実行される。ルーティグテーブルは、下流方向ルーティングテーブルと上流方向ルーティングテーブルとを含んでよい。各無線ノード3は、上流側および下流側の現隣接ホップリンクの回線品質の劣化を検出した場合の代替中継経路の隣接ホップリンクをルーティングテーブルに記憶する。そして、中継転送処理あるいはセルフヒーリング処理において、上記の現隣接ホップリンクの回線品質が劣化したことが検出された場合に、各無線ノード3は、予め更新し決定された代替中継経路に基づいてフレーム転送の送信先を切り替える。これにより、BH回線の中継伝送を滞りなく継続できる。各ノードは、経路制御において、新たな中継経路が確定し、メモリ32もしくはストレージ33に新たな中継経路に関する情報を記憶、更新するまでの間、応急処置として、転送先のノード情報および転送先のノードとの間のBF送信のためのパラメータ情報を、メモリ32もしくはストレージ33から読み出して、中継伝送を行ってもよい。 Then, the control unit 40 may start the transmission process (relay forwarding) of the data packet (S221). The transmission process of the data packet may be, for example, a data packet forwarding process to a destination node. The transmission process of the data packet is executed according to the relay route in the routing table that stores the node number of the forwarding destination (destination) when relay forwarding is performed. The routing table may include a downstream direction routing table and an upstream direction routing table. Each wireless node 3 stores the adjacent hop links of the alternative relay route in the routing table when the deterioration of the line quality of the current adjacent hop links on the upstream and downstream sides is detected. Then, in the relay forwarding process or the self-healing process, when it is detected that the line quality of the above-mentioned current adjacent hop link has deteriorated, each wireless node 3 switches the destination of the frame forwarding based on the alternative relay route that has been updated and determined in advance. This allows the relay transmission of the BH line to be continued without interruption. In route control, until a new relay route is determined and information about the new relay route is stored and updated in memory 32 or storage 33, each node may, as a temporary measure, read out the destination node information and parameter information for BF transmission between the destination node and the node from memory 32 or storage 33 and perform relay transmission.

次に、制御部40は、ホップリンクの回線品質の劣化(例えば、劣化の頻度(回数))を検出する(S222)。例えば、制御部40は、セルフヒーリング処理におけるスレーブノードからの応答に基づいて、回線品質の劣化の頻度を検出してよい。 Next, the control unit 40 detects the deterioration of the line quality of the hop link (e.g., the frequency (number of times) of the deterioration) (S222). For example, the control unit 40 may detect the frequency of the deterioration of the line quality based on the response from the slave node in the self-healing process.

ホップリンクの回線品質の劣化が検出されなかった場合(S222にてNO)、フローは終了する。ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合(S222にてYES)、制御部40は、ホップリンク回線品質の劣化の頻度を更新する(S223)。そして、フローは終了する。 If no deterioration in the line quality of the hop link is detected (NO in S222), the flow ends. If deterioration in the line quality of the hop link is detected (YES in S222), the control unit 40 updates the frequency of deterioration in the hop link line quality (S223). Then, the flow ends.

なお、受信した経路制御パケットがリセットパケット及び経路構築パケットのいずれでもない場合、制御部40は、処理を経路制御パケットの受信監視処理に移行してよい。 If the received route control packet is neither a reset packet nor a route construction packet, the control unit 40 may transition to a route control packet reception monitoring process.

また、計算した新経路メトリックが旧経路メトリック以上であり、選択リンクの更新が不要と判断した場合も、制御部40は、処理を経路制御パケットの受信監視処理に移行してよい。 In addition, if the calculated new route metric is greater than or equal to the old route metric and it is determined that updating the selected link is not necessary, the control unit 40 may transition to the process of monitoring the reception of route control packets.

以上のように、SNは、経路構築パケットの受信に応じて、周辺ノードとの間においてリンクアップした複数の無線リンクの1つを経路メトリックに基づいて選択する。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたBHネットワークにおいて、経路メトリックに基づいたツリー経路が構築及び更新される。 As described above, in response to receiving a route construction packet, the SN selects one of the multiple wireless links that are linked up with the surrounding nodes based on the route metric. This allows a tree route based on the route metric to be constructed and updated in the BH network where the mesh links are linked up.

また、SNは、経路構築パケットのフラグが「切断想定」を示す場合に、周辺ノードとの間においてリンクアップした複数の無線リンクの1つを経路メトリックに基づいて選択する。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたBHネットワークにおいて、経路メトリックに基づいた代替中継経路が構築及び更新される。ここで構築及び更新される代替中継経路には、切断を想定したホップリンク(除外するホップリンク)が含まれない。 When the flag in the route construction packet indicates "disconnection expected," the SN selects one of the multiple wireless links linked up with the surrounding node based on the route metric. As a result, an alternative relay route based on the route metric is constructed and updated in the BH network where the mesh link is linked up. The alternative relay route constructed and updated here does not include a hop link expected to be disconnected (a hop link to be excluded).

別言すると、通常の中継経路の構築と同様の処理によって、SNは、「通常/切断想定」のフラグが「切断想定」である経路構築パケットの受信に応じて、リンクアップした複数の無線リンクの1つを、切断を想定したホップリンクを除外した条件下において、経路メトリックに基づいて決定できる。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたBHネットワークにおいて、一部のホップリンクの回線品質が急激に劣化(例えば、極度の大幅低減や切断など)した場合にも、代替中継経路のツリー経路への切り替えを遅滞なく実行できる。これにより、直進性の高い高周波数帯において、送信点から受信点に至る電波伝搬損失が極めて大きく、無線リンクの回線品質が大幅に劣化する場合でも、迅速な中継経路切り替えにより安定的に稼働を継続できる無線BHネットワーク技術を提供できる。 In other words, by processing similar to that for constructing a normal relay route, the SN can determine one of the multiple linked-up wireless links based on the route metric under conditions that exclude the hop link that is assumed to be disconnected, in response to receiving a route construction packet in which the "normal/assumed disconnection" flag is set to "assumed disconnection." This allows for switching to an alternative relay route tree route without delay even if the line quality of some hop links in a BH network in which mesh links are linked up suddenly deteriorates (for example, an extremely large reduction or disconnection). This makes it possible to provide a wireless BH network technology that can continue to operate stably by quickly switching the relay route, even when the radio wave propagation loss from the transmission point to the reception point is extremely large in high-frequency bands with high directivity and the line quality of the wireless link deteriorates significantly.

次に、経路制御パケット(経路構築パケット)の構成の一例について、図10を参照して説明する。図10は、一実施の形態に係る経路構築パケットの一例を示す図である。 Next, an example of the configuration of a route control packet (route construction packet) will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a diagram showing an example of a route construction packet according to one embodiment.

経路構築パケットには、「通常または切断想定」を示すフラグ、切断想定の無線リンクの情報、送信元ノード番号、宛先ノード番号、経路メトリック、および、伝搬品質測定対象(例としてRSSI測定対象)データ系列が含まれる。 The route construction packet contains a flag indicating "normal or expected to be disconnected," information on the wireless link expected to be disconnected, the source node number, the destination node number, the route metric, and a data series for the propagation quality measurement target (for example, the RSSI measurement target).

「通常または切断想定」を示すフラグが、「通常」である場合には、図8および図9でも説明したように、動的に通常の中継経路の構築及び更新を実行経路構築パケットであることを示す。 When the flag indicating "normal or assumed disconnection" is "normal," this indicates that the route construction packet is for dynamically constructing and updating a normal relay route, as described in Figures 8 and 9.

「通常または切断想定」を示すフラグが、「切断想定」である場合には、図8および図9でも説明したように、代替中継経路を構築および動的に更新するための経路構築パケットであることを示す。例えば、代替中継経路とは、将来的に無線リンクの一部の回線品質が劣化し、中継経路に含めるべきでない事態が発生した場合に備えて構築及び更新される。 When the flag indicating "normal or expected disconnection" is "expected disconnection," it indicates that the packet is a route construction packet for constructing and dynamically updating an alternative relay route, as described in Figures 8 and 9. For example, an alternative relay route is constructed and updated in preparation for a situation in which the line quality of part of the wireless link deteriorates in the future and the link should not be included in the relay route.

切断想定の無線リンクの情報には、代替中継経路において除外されるホップリンクの情報が含まれる。例えば、無線ノード#jから無線ノード#kへ向かうホップリンクが除外される場合、切断想定の無線リンクの情報には、L(j,k)を表す情報が含まれる。 The information on the wireless link that is expected to be disconnected includes information on the hop link that is excluded in the alternative relay route. For example, if the hop link from wireless node #j to wireless node #k is excluded, the information on the wireless link that is expected to be disconnected includes information representing L(j, k).

送信元ノード番号は、経路制御パケットの送信元のノードを識別する番号である。例えば、無線ノード#mが無線ノード#nに送信する経路制御パケットでは、送信元ノード番号が、#mに設定されてよい。 The source node number is a number that identifies the node that sent the route control packet. For example, in a route control packet sent by wireless node #m to wireless node #n, the source node number may be set to #m.

宛先ノード番号は、経路制御パケットの宛先のノードを識別する番号である。例えば、無線ノード#mが無線ノード#nに送信する経路制御パケットでは、宛先ノード番号が、#nに設定されてよい。 The destination node number is a number that identifies the node to which the route control packet is addressed. For example, in a route control packet that wireless node #m sends to wireless node #n, the destination node number may be set to #n.

次に、代替中継経路の例について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、一実施の形態における無線ノードが記憶するルーティングテーブルの一例を示す図である。図12は、図11に示したルーティングテーブルに示される代替中継経路の例を示す図である。 Next, examples of alternative relay routes will be described with reference to Figs. 11 and 12. Fig. 11 is a diagram showing an example of a routing table stored in a wireless node in one embodiment. Fig. 12 is a diagram showing an example of an alternative relay route shown in the routing table shown in Fig. 11.

図11のルーティングテーブルは、例えば、図12に示すBHネットワークのSN#3(ノード#3)によって記憶される。図11のルーティングテーブルには、「除外ホップリンク」と、「ノード#3の上流ノード」と、「ノード#3の下流ノード」とが対応づけられる。なお、「除外ホップリンク」は、例えば、図10に示した「切断想定の無線リンク」に対応してよい。 The routing table in FIG. 11 is stored, for example, by SN#3 (node#3) of the BH network shown in FIG. 12. In the routing table in FIG. 11, an "exclusion hop link", an "upstream node of node#3", and a "downstream node of node#3" are associated. Note that the "exclusion hop link" may correspond, for example, to the "wireless link assumed to be disconnected" shown in FIG. 10.

ここで、「除外ホップリンク」が無しの場合とは、通常の中継経路を表す。図11の例は、「除外ホップリンク」が無しの場合、「ノード#3の上流ノード」がノード#2、「ノード#3の下流ノード」がノード#4、#5であることを示す。例えば、ノード#3は、このルーティングテーブルに基づいて中継転送を行う。図12の(a)は、「除外ホップリンク」が無しの場合に対応する通常の中継経路を示す。 Here, the absence of an "exclusion hop link" represents a normal relay route. The example in Figure 11 shows that when there is no "exclusion hop link", the "upstream node of node #3" is node #2, and the "downstream node of node #3" is nodes #4 and #5. For example, node #3 performs relay forwarding based on this routing table. Figure 12 (a) shows a normal relay route corresponding to the absence of an "exclusion hop link".

「除外ホップリンク」が「L(1,2)」の場合とは、L(1,2)が除外された状態での代替中継経路を表す。この場合、図11の例では、「ノード#3の上流ノード」がノード#1、「ノード#3の下流ノード」がノード#2、#4、及び、#5である。例えば、図12の(b)は、「除外ホップリンク」が「L(1,2)」に対応する代替中継経路を示す。 When the "exclusion hop link" is "L(1,2)," this represents an alternative relay route in a state where L(1,2) is excluded. In this case, in the example of FIG. 11, the "upstream node of node #3" is node #1, and the "downstream nodes of node #3" are nodes #2, #4, and #5. For example, FIG. 12(b) shows an alternative relay route in which the "exclusion hop link" corresponds to "L(1,2)."

「除外ホップリンク」が「L(3,5)」の場合とは、L(3,5)が除外された状態での代替中継経路を表す。この場合、図11の例では、「ノード#3の上流ノード」がノード#2、「ノード#3の下流ノード」がノード#4である。例えば、図12の(c)は、「除外ホップリンク」が「L(3,5)」に対応する代替中継経路を示す。 When the "exclusion hop link" is "L(3,5)", this represents an alternative relay route in a state where L(3,5) is excluded. In this case, in the example of FIG. 11, the "upstream node of node #3" is node #2, and the "downstream node of node #3" is node #4. For example, FIG. 12(c) shows an alternative relay route in which the "exclusion hop link" corresponds to "L(3,5)".

図11に示すように、無線ノード3は、除外ホップリンク毎に、上流ノードと下流ノードとを記憶する。別言すると、無線ノード3は、除外ホップリンクが異なる複数の代替中継経路の情報をそれぞれ記憶する。 As shown in FIG. 11, the wireless node 3 stores the upstream node and downstream node for each excluded hop link. In other words, the wireless node 3 stores information on multiple alternative relay routes each having a different excluded hop link.

なお、無線ノード3は、リンクアップしたメッシュリンクの各無線リンクが除外ホップリンクとなる代替中継経路のそれぞれの情報を記憶してもよい。あるいは、無線ノード3は、切断の頻度が所定頻度以上のホップリンクが除外ホップリンクとなる代替中継経路の情報を記憶してもよい。 The wireless node 3 may store information on each of the alternative relay routes in which each wireless link of the linked-up mesh link becomes an excluded hop link. Alternatively, the wireless node 3 may store information on the alternative relay route in which a hop link that is disconnected at a frequency equal to or higher than a predetermined frequency becomes an excluded hop link.

以上説明した本実施の形態では、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの1つ(例えば、コアノード)は、複数のノード間で確立された無線リンクのうちの少なくとも1つを除外ホップリンク(または、切断想定リンクと称されてもよい)に指定する情報を含む制御信号(例えば、経路構築パケット)を送信する。そして、複数の無線ノードのうちの1つ(例えば、スレーブノード)は、除外ホップリンクを除いた残りの無線リンクのうち、除外ホップリンクを用いたデータ通信の経路に対する代替経路を構成する無線リンクを決定する。例えば、制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する。 In the embodiment described above, one of the multiple wireless nodes constituting the backhaul network (e.g., a core node) transmits a control signal (e.g., a route construction packet) including information designating at least one of the wireless links established between the multiple nodes as an excluded hop link (which may also be referred to as a link to be disconnected). Then, one of the multiple wireless nodes (e.g., a slave node) determines a wireless link that constitutes an alternative route to the route of data communication using the excluded hop link from among the remaining wireless links excluding the excluded hop link. For example, the determination is made based on an index related to the propagation quality of one or more wireless links via which the control signal has passed.

この構成により、一部の無線リンクが使えなくなったことを想定した代替経路が事前に構築できるため、無線BHネットワークにおいて一部の無線リンクが使えなくなった場合の救済制御を実現できる。 This configuration allows alternative routes to be constructed in advance in case some wireless links become unavailable, enabling rescue control to be realized in the case some wireless links become unavailable in the wireless BH network.

また、本実施の形態である無線通信システムは、高周波数帯でノード間のデータ転送をビームフォーミングの鋭い指向性にて行うことができるため、周波数の空間的な再利用効率を高めることができる。また、送信点から受信点に至る電波伝搬損失が大きく、無線リンクの回線品質が大幅に劣化し、無線リンクが切断されてしまう場合でも、迅速な中継経路切り替えにより安定的に稼働を継続できる。 In addition, the wireless communication system according to this embodiment can transfer data between nodes in the high frequency band with sharp beamforming directionality, thereby improving the spatial reuse efficiency of frequencies. Even if there is a large radio wave propagation loss from the transmitting point to the receiving point, causing the line quality of the wireless link to deteriorate significantly and causing the wireless link to be disconnected, stable operation can be continued by quickly switching the relay path.

なお、本実施の形態では、各無線ノードがビームフォーミングを実行してデータ転送を行う例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、各無線ノードは、ビームフォーミングを使用しないで、データ転送を行ってもよい。 In the present embodiment, an example has been described in which each wireless node performs beamforming to transfer data, but the present disclosure is not limited to this. For example, each wireless node may transfer data without using beamforming.

以上の説明では、回線品質の劣化が発生するホップリンクの数が1である場合に対して、そのホップリンクを除外した条件下での最適な代替中継経路を事前に構築、更新、記憶することを想定した。本開示はこれに限定されず、同時に複数(例えば2つのホップリンク)の回線品質が劣化した場合の代替中継経路を事前に構築、更新、記憶することへ拡張してもよい。 In the above description, it is assumed that when the number of hop links where degradation of line quality occurs is one, an optimal alternative relay route under conditions excluding that hop link is constructed, updated, and stored in advance. The present disclosure is not limited to this, and may be extended to constructing, updating, and storing in advance alternative relay routes when multiple (e.g., two hop links) line qualities deteriorate at the same time.

以上の説明では、経路制御パケットのフラッディングは、本実施の形態では、一例として、BF送受信を適用したユニキャストで行うことを前提とした。本開示はこれに限定されない。経路制御パケットのフラッディングは、ブロードキャストで実行されてもよい。ブロードキャストで実行されることによって、中継経路および代替中継経路の構築のための処理の所要時間を短縮できる。 In the above description, it is assumed that the flooding of route control packets in this embodiment is performed by unicast using BF transmission and reception, as an example. The present disclosure is not limited to this. The flooding of route control packets may be performed by broadcast. By performing the flooding by broadcast, the time required for the process of constructing the relay route and the alternative relay route can be reduced.

また、代替中継経路は、計算上、経路メトリックが最小な中継経路を決定するが、その代替中継経路が、高スループットであるとは限らない。代替中継経路を事前に構築するよって、無線BHシステムの一部の機能が、低下する確率は低減できる。一方で、代替中継経路の経路メトリックが所定値以上である場合、無線通信システム運用者にそのアラームを発信し、無線ノードの数や配置位置を見直す作業を支援する機能があってもよい。 In addition, the alternative relay route is determined to be the one with the smallest route metric in calculations, but this does not necessarily mean that the alternative relay route has high throughput. By constructing an alternative relay route in advance, the probability that some functions of the wireless BH system will be degraded can be reduced. On the other hand, if the route metric of the alternative relay route is equal to or greater than a specified value, there may be a function to send an alarm to the wireless communication system operator to assist in reviewing the number and placement locations of wireless nodes.

また、代替中継経路の構築及び更新において、切断想定の対象とするホップリンク(代替中継経路に含まれないことを想定するホップリンク)あるいはホップリンクの組み合わせのそれぞれを網羅する例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、代替中継経路の構築及び更新において、一部のホップリンクあるいはホップリンクの組み合わせに限定してもよい。その場合、頻繁に回線品質が劣化(切断を含む)するホップリンクがどれであるかを記憶して、上記の限定の方法に反映させてもよい。 In addition, in the construction and update of an alternative relay route, an example has been shown in which all hop links (hop links not expected to be included in the alternative relay route) or combinations of hop links that are assumed to be disconnected are covered, but the present disclosure is not limited to this. For example, in the construction and update of an alternative relay route, it is also possible to limit to some hop links or combinations of hop links. In that case, it is also possible to store which hop links frequently experience degradation in line quality (including disconnection) and reflect this in the above-mentioned limiting method.

また、無線バックホールシステムのホップリンクのそれぞれが、同じ無線通信規格あるいは、同じ無線パラメータ(例えば、送信電力、及び/又は、MIMOストリーム数)を適用されなくてよい。リンクメトリックの指標が、RSSI測定値を用いるのは、ホップリンクの間で同じ無線通信規格及び同じ無線パラメータが適用される無線バックホールシステムでは、リンクメトリックの指標がRSSI測定値である場合に、中継経路の構築において的確なリンクメトリックが与えられてよい。例えば、ホップリンクの中に異なる無線通信規格及び/又は無線パラメータが混在する無線バックホールシステムでは、リンクメトリックの指標の一例として、測定されたRSSIをホップリンクの無線通信規格及び/又は無線パラメータでの伝送速度(スループット、bps)に対応付けて決定されたリンクメトリックを付与してもよい。 In addition, each hop link of a wireless backhaul system does not have to apply the same wireless communication standard or the same wireless parameters (e.g., transmission power and/or number of MIMO streams). In a wireless backhaul system in which the same wireless communication standard and the same wireless parameters are applied between hop links, the link metric indicator uses an RSSI measurement value, and an appropriate link metric may be given in constructing a relay path when the link metric indicator is an RSSI measurement value. For example, in a wireless backhaul system in which different wireless communication standards and/or wireless parameters are mixed in a hop link, a link metric determined by associating the measured RSSI with the transmission speed (throughput, bps) of the wireless communication standard and/or wireless parameters of the hop link may be given as an example of a link metric indicator.

また、無線バックホールシステムのホップリンクの一部に有線リンクが含まれてもよい。その場合には、経路制御パケットの無線でのフラッディングの受信処理が実行できない有線リンクが接続されたノードにおいては、経路制御パケットを有線で受信するとともに、リンクメトリックをその有線リンクの伝送速度などに置き換えて経路構築処理をしてもよい。 In addition, some of the hop links in the wireless backhaul system may include wired links. In that case, in a node connected to a wired link that cannot perform wireless flooding reception processing of route control packets, the route control packets may be received via a wired line, and the link metric may be replaced with the transmission speed of the wired link to perform route construction processing.

また、本実施の形態の代替中継経路の構築方法を用いて(流用して)、通常の中継経路の構築において、通常の中継経路の中に含ませないホップリンクを指定して、そのホップリンクを含まない中継経路が構築されてもよい。例えば、ある無線ノードと他の無線ノードの間は、人や車両が行き来することが想定されている場合に、予めこれらの無線ノード間のホップリンクを含まないようにしてよい。また、例えば、移動する無線ノードが、他の特定の無線ノードとの間でホップリンクを形成することを避ける場合に、当該ホップリンクを経路構築パケットの切断想定無線リンクに設定し、通常の中継経路構築に利用してもよい。 Furthermore, by using (adapting) the alternative relay route construction method of this embodiment, a hop link that is not to be included in the normal relay route construction may be specified, and a relay route that does not include that hop link may be constructed. For example, when it is expected that people or vehicles will travel between a certain wireless node and another wireless node, it may be possible to prevent the inclusion of a hop link between these wireless nodes in advance. Also, for example, when a moving wireless node wants to avoid forming a hop link with another specific wireless node, the hop link may be set as a wireless link expected to be disconnected in the route construction packet, and used for constructing a normal relay route.

別言すると、本開示は、高周波数帯で運用する場合に限らず、様々な要求下、状況に応じて、設定される特定のホップリンクを除外した中継経路を構築でき、適切な無線BHネットワークを構築できる。 In other words, this disclosure is not limited to cases where operation is performed in high frequency bands, but can construct relay routes that exclude specific hop links that are set according to various requirements and circumstances, thereby enabling the construction of an appropriate wireless BH network.

また、ある無線ノードと他の無線ノードの間のホップリンクを、中継経路あるいは代替中継経路に含める場合、当該ホップリンクのリンクメトリックを、測定されたRSSIなどから計算されるリンクメトリックの代わりに、十分に小さい値のリンクメトリックに置き換えてもよい。 In addition, when a hop link between a wireless node and another wireless node is included in a relay path or an alternative relay path, the link metric of the hop link may be replaced with a link metric of a sufficiently small value instead of a link metric calculated from a measured RSSI, etc.

例えば、電車の同じ車両内の2つの無線ノード(例えば車両前方と車両後方)は、同じ速度で移動するので、その間のホップリンクを固定的に含む中継経路を構築する可能性がある。このように、電車の同じ車両内の2つの無線ノードの間のホップリンクを、中継経路に含める場合に、図10の経路構築パケットの「切断想定」の代わりに「ホップリンク形成想定」に拡張してよい。そして、想定したホップリンクに対するリンクメトリックを「切断想定」の場合には十分に大きな値に置換したところを、「ホップリンク形成想定」の場合には十分に小さな値に置換してよい。このような値の置換によって特定のホップリンクを含む中継経路が構築される。 For example, two wireless nodes in the same train car (e.g., one at the front and one at the rear of the train) move at the same speed, so it is possible to construct a relay route that includes a fixed hop link between them. In this way, when a hop link between two wireless nodes in the same train car is to be included in a relay route, the "assumed disconnection" in the route construction packet of FIG. 10 may be expanded to "assumed hop link formation" instead of "assumed disconnection." Then, while the link metric for the assumed hop link is replaced with a sufficiently large value in the "assumed disconnection" case, it may be replaced with a sufficiently small value in the "assumed hop link formation" case. By replacing values in this way, a relay route that includes a specific hop link is constructed.

別言すると、本開示は、高周波数帯で運用する場合に限らず、様々な要求下、状況に応じて、設定される特定のホップリンクを含む中継経路を構築でき、適切な無線BHネットワークを構築できる。 In other words, this disclosure is not limited to cases where operation is performed in high frequency bands, but can construct relay routes that include specific hop links that are set according to various requirements and circumstances, and can construct an appropriate wireless BH network.

また、本実施の形態では、無線ノードが、バックホールネットワークを構成する複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行う制御部と、トレーニングによって周辺ノードのそれぞれと確立した複数の無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いてデータ通信を行う通信部と、を有する。この構成により、電波伝搬の損失を補償するためにビームフォームミング(BF)技術が適用される高周波数帯の無線を用いた適切なBHネットワークを構築できる。 In addition, in this embodiment, the wireless node has a control unit that performs training on beamforming with each of the multiple surrounding nodes that make up the backhaul network, and a communication unit that performs data communication using a wireless beam link corresponding to the surrounding node selected as the data communication path from among the multiple wireless beam links established with each of the surrounding nodes through training. With this configuration, it is possible to build an appropriate BH network using high-frequency wireless to which beamforming (BF) technology is applied to compensate for radio wave propagation loss.

また、本実施の形態によれば、送信点から受信点に至る電波伝搬損失が大きくなる場合であっても、経路の構築(または、更新)の頻度を上げることによって、無線通信システムにおける、スループットの低下を抑制できる。 In addition, according to this embodiment, even if the radio wave propagation loss from the transmission point to the reception point becomes large, the frequency of route construction (or update) can be increased to suppress a decrease in throughput in the wireless communication system.

また、本実施の形態によれば、メッシュリンクのリンクアップにおいて、BF制御処理が実行され、無線ノード間の通信に適したビームが決定されるため、例えば、データ転送を行う前のBF制御を省略でき、BH回線のスループットの低下を抑制できる。 In addition, according to this embodiment, when linking up a mesh link, a beamforming control process is executed and a beam suitable for communication between wireless nodes is determined. For example, the beamforming control before data transfer can be omitted, and a decrease in the throughput of the beamforming line can be suppressed.

また、本実施の形態によれば、経路制御において、各ホップリンクの品質判定を、BF伝送を適用したユニキャストでの送受信に基づいて行うため、より適切な経路を選択できる。 In addition, according to this embodiment, in route control, the quality of each hop link is determined based on unicast transmission and reception using BF transmission, making it possible to select a more appropriate route.

また、本実施の形態によれば、データ転送において、無線ノードが、複数の系列のデータの送信、及び/又は、複数の系列のデータの受信を同時刻に並列に実行する構成を有してよい。この構成により、無線通信システムにおけるスループットを向上できる。 Furthermore, according to this embodiment, in data transfer, a wireless node may be configured to transmit multiple series of data and/or receive multiple series of data in parallel at the same time. This configuration can improve the throughput in the wireless communication system.

1 無線通信システム
3 無線ノード
5 バックボーンネットワーク
7 端末装置
31 プロセッサ
32 メモリ
33 ストレージ
34 入出力(I/O)装置
35,36 無線インタフェース(IF)
37,39 有線インタフェース(IF)
38 バス
40 制御部
350,360 アンテナ
401 スキャン処理部
402 ノード管理部
403 フレーム転送処理部
404 経路制御部
405 メッシュリンク確立部
406 IPT制御部
4041 経路制御パケット生成部
4042 経路メトリック計算部
4043 経路更新部
4051 BF制御処理部
4052 BFパラメータ格納部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Wireless communication system 3 Wireless node 5 Backbone network 7 Terminal device 31 Processor 32 Memory 33 Storage 34 Input/output (I/O) device 35, 36 Wireless interface (IF)
37, 39 Wired Interface (IF)
38 Bus 40 Control unit 350, 360 Antenna 401 Scan processing unit 402 Node management unit 403 Frame forwarding processing unit 404 Route control unit 405 Mesh link establishment unit 406 IPT control unit 4041 Route control packet generation unit 4042 Route metric calculation unit 4043 Route update unit 4051 BF control processing unit 4052 BF parameter storage unit

Claims (6)

複数のノードを備え、
前記複数のノードのうちの第1のノードは、
前記複数のノード間で確立された複数のリンクのうちの少なくとも1つの第1リンクを指定する情報を含む制御信号を送信する送信部、
を備え、
前記複数のノードのうちの第2のノードは、
前記制御信号を受信する受信部と、
受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1リンクを除いた残りのリンクのうち、前記第1リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数のリンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、
前記第2リンクに関する情報を、前記第1リンクに対応付けて記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、前記記憶部の前記第2リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える、
通信システム。
A plurality of nodes are provided.
A first node of the plurality of nodes comprises:
a transmitter that transmits a control signal including information specifying at least one first link among a plurality of links established between the plurality of nodes;
Equipped with
A second node of the plurality of nodes:
A receiving unit for receiving the control signal;
a control unit that determines, from among the remaining links excluding the first link designated by the information of the received control signal, a second link that constitutes an alternative second route to the first route of data communication using the first link, based on an index related to a propagation quality of one or more links through which the control signal has passed;
a storage unit that stores information about the second link in association with the first link;
Equipped with
when it is detected that a deterioration amount of line quality of the first link is equal to or greater than a threshold, the control unit switches a route used for the data communication from the first route to the second route based on information related to the second link in the storage unit;
Communication systems.
前記制御部は、前記第2のノードが前記第1リンクの受信側に該当する場合、前記第1リンクの伝搬品質に関する指標を、前記指標が取り得る値の中で前記第1リンクの伝搬品質が最も劣化していることを示す値に置き換える、
請求項1に記載の通信システム。
the control unit, when the second node corresponds to a receiving side of the first link, replaces an index related to a propagation quality of the first link with a value indicating that the propagation quality of the first link is most deteriorated among possible values of the index;
The communication system according to claim 1 .
前記複数のリンクは、少なくとも1つの無線リンクを含み、
前記第1リンクは、前記少なくとも1つの無線リンクから選択される、
請求項1に記載の通信システム。
the plurality of links includes at least one wireless link;
the first link is selected from the at least one wireless link.
The communication system according to claim 1 .
前記複数のリンクは、少なくとも1つの有線リンクを含み、
前記第1リンクは、前記少なくとも1つの有線リンクから選択されない、
請求項3に記載の通信システム。
the plurality of links includes at least one wired link;
the first link is not selected from the at least one wired link;
The communication system according to claim 3.
複数のノードのうちの第1のノードは、
前記複数のノード間で確立された複数のリンクのうちの少なくとも1つの第1リンクを指定する情報を含む制御信号を送信し、
前記複数のノードのうちの第2のノードは、
前記制御信号を受信し、
受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1リンクを除いた残りのリンクのうち、前記第1リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数のリンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定し、
前記第2リンクに関する情報を、前記第1リンクに対応付けて記憶し、
前記第1リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、記憶されていた前記第2リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える、
通信方法。
A first node of the plurality of nodes
transmitting a control signal including information specifying at least one first link of a plurality of links established between the plurality of nodes;
A second node of the plurality of nodes:
receiving the control signal;
determining, from among the remaining links excluding the first link designated by the information of the received control signal, a second link constituting an alternative second route to the first route of data communication using the first link, based on an index related to a propagation quality of one or more links via which the control signal has passed;
storing information about the second link in association with the first link;
when it is detected that the deterioration amount of the line quality of the first link is equal to or greater than a threshold, switching a route used for the data communication from the first route to the second route based on the stored information about the second link;
Communication methods.
複数のノードのうちの1つであって、
前記複数のノード間で確立された複数のリンクのうちの少なくとも1つの第1リンクを指定する情報を含む制御信号を受信する受信部と、
受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1リンクを除いた残りのリンクのうち、前記第1リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数のリンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、
前記第2リンクに関する情報を、前記第1リンクに対応付けて記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、前記記憶部の前記第2リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える、
ノード。
One of the plurality of nodes,
a receiving unit that receives a control signal including information specifying at least one first link among a plurality of links established between the plurality of nodes;
a control unit that determines, from among the remaining links excluding the first link designated by the information of the received control signal, a second link that constitutes an alternative second route to the first route of data communication using the first link, based on an index related to a propagation quality of one or more links through which the control signal has passed;
a storage unit that stores information about the second link in association with the first link;
Equipped with
when it is detected that a deterioration amount of line quality of the first link is equal to or greater than a threshold, the control unit switches a route used for the data communication from the first route to the second route based on information related to the second link in the storage unit;
node.
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