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JP7545248B2 - Wireless communication unit and wireless network system using the same - Google Patents
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JP7545248B2 - Wireless communication unit and wireless network system using the same - Google Patents

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JP7545248B2 JP2020120191A JP2020120191A JP7545248B2 JP 7545248 B2 JP7545248 B2 JP 7545248B2 JP 2020120191 A JP2020120191 A JP 2020120191A JP 2020120191 A JP2020120191 A JP 2020120191A JP 7545248 B2 JP7545248 B2 JP 7545248B2
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Description

この発明は、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットに関するものであり、複数ユニット間の連携動作を容易に実現でき、広域エリアのカバーリング対応にも好適に使用可能な無線通信ユニットと、それを用いた無線ネットワークシステムに関する。 This invention relates to a wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal in accordance with a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project), and to a wireless communication unit that can easily realize coordinated operation between multiple units and can be suitably used for covering a wide area, and a wireless network system that uses the wireless communication unit.

3GPP仕様に基づく高速通信規格(例えば、LTE(Long Term Evolution)あるいはWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access))の無線ネットワークシステムにおいては、無線通信アクセス網を収容するEPC(Evolved Packet Core)をエリア内に構築することが必須であり、移動端末が接続する無線基地局は該EPCを介してIPパケットの送受信制御を受ける。一方、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットPCなどの移動端末の普及に伴い、海上や過疎地域、あるいは災害等により通信機能が喪失した地域など、EPCや無線基地局がインフラ的に整備されていない地域(以下、「無線非整備地域」と称する)においても、移動端末を利用したいという要望が高まっている。 In wireless network systems based on high-speed communication standards based on 3GPP specifications (for example, LTE (Long Term Evolution) or WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)), it is essential to construct an EPC (Evolved Packet Core) that accommodates a wireless communication access network within the area, and wireless base stations to which mobile terminals connect are controlled for sending and receiving IP packets via the EPC. On the other hand, with the spread of mobile terminals such as mobile phones, smartphones, and tablet PCs, there is an increasing demand to use mobile terminals in areas where the infrastructure of EPCs and wireless base stations is not in place, such as at sea, in depopulated areas, or in areas where communication functions have been lost due to disasters, etc. (hereinafter referred to as "wireless undeveloped areas").

こうした要望に応えるべく、例えば特許文献1には、無線基地局とEPC機能部とを一体化した複合型の無線通信ユニットが提案されている。このような無線通信ユニットを上記のような無線非整備地域に設置することで、該ユニットに含まれる無線基地局部により小規模ながら通信可能エリアが構築され、ユニット内のEPC機能部が通信制御を行なう形で、前記無線基地局部に接続する複数の移動端末間で無線通信を行なうことが可能となる。しかし、無線通信ユニット1台でカバーできる通信エリアは狭く、また、通信容量も限られている。この場合、無線非整備地域内に無線通信ユニットを複数台配置することも考えられるが、ユニット間での通信連携が考慮されておらず、異なる複合装置に接続された移動端末同士の通信ができない、という欠点がある。また、移動端末の接続台数が増えたり、動画データなどの大容量データの送受信がなされたりした場合など、エリア内の通信トラフィックが過剰となった場合は輻輳などの問題を生じやすい問題がある。 In order to meet such demands, for example, Patent Document 1 proposes a combined wireless communication unit that integrates a wireless base station and an EPC function unit. By installing such a wireless communication unit in a wireless non-equipped area as described above, a small communication area is created by the wireless base station unit included in the unit, and wireless communication can be performed between multiple mobile terminals connected to the wireless base station unit by controlling communication with the EPC function unit in the unit. However, the communication area that can be covered by one wireless communication unit is narrow, and the communication capacity is also limited. In this case, it is possible to place multiple wireless communication units in the wireless non-equipped area, but there is a drawback that communication cooperation between the units is not taken into consideration, and mobile terminals connected to different composite devices cannot communicate with each other. In addition, there is a problem that congestion and other problems are likely to occur when communication traffic in the area becomes excessive, such as when the number of connected mobile terminals increases or when large amounts of data such as video data are sent and received.

そこで、特許文献2~7には、複数の無線通信ユニットを連携させ、移動端末からの通信トラフィックを各無線通信ユニットに分散して転送処理する構成が開示されている。具体的には、特許文献5の図6に、移動端末との通信をオフロードさせるための無線通信ユニット同士の連携経路として、衛星装置を経由する形態が開示されている。 Patent documents 2 to 7 disclose configurations in which multiple wireless communication units are linked together, and communication traffic from a mobile terminal is distributed to each wireless communication unit for forwarding processing. Specifically, FIG. 6 of patent document 5 discloses a form in which a satellite device is used as a linking path between wireless communication units to offload communication with a mobile terminal.

特開2016- 12841号公報JP 2016-12841 A 特開2018-137661号公報JP 2018-137661 A 特開2018-137662号公報JP 2018-137662 A 特開2018-137663号公報JP 2018-137663 A 特開2018-137664号公報JP 2018-137664 A 特開2018-137665号公報JP 2018-137665 A 特開2018-137666号公報JP 2018-137666 A

特許文献2~7においては、複数の無線通信ユニットが相互接続されている様子が図示されている(例えば、特許文献2の図1等)。しかし、上述した衛星装置を経由したオフロード形態を除けば、上記文献には、該接続がいかなる実態にて構築されているかについて、全く開示はない。仮に無線通信ユニット間が有線接続されていると考えた場合、無線非整備地域内の相応に広い通信エリア内に無線通信ユニットを分散配置しようとすれば、装置間を接続する通信ケーブルが非常に長くなる。その結果、信号品質及び通信容量の低下を招き、これを防止するための中継装置が必要となるなど、接続インフラ構築のためのコストが高騰する問題がある。さらに、列車や自動車、船舶など、無線通信ユニットが移動体に搭載される用途にあっては、各無線通信ユニットをケーブル接続することは物理的に不可能である。 Patent documents 2 to 7 show how multiple wireless communication units are interconnected (for example, FIG. 1 of Patent document 2). However, apart from the off-load form via the satellite device described above, the above documents do not disclose how the connection is actually constructed. If it is assumed that the wireless communication units are connected by wire, the communication cables connecting the devices would become very long if the wireless communication units were to be distributed in a reasonably wide communication area in a wireless non-developed area. As a result, signal quality and communication capacity would be reduced, and relay devices would be required to prevent this, resulting in a problem of rising costs for building connection infrastructure. Furthermore, in applications where wireless communication units are mounted on moving objects such as trains, automobiles, and ships, it is physically impossible to connect each wireless communication unit by cable.

本発明の課題は、複数の無線通信ユニットを簡便な構造により無線連携させることが可能であり、ひいては複数ユニット間の連携動作を容易に実現できる無線通信ユニットと、それを用いた無線ネットワークシステムとを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a wireless communication unit that can wirelessly link multiple wireless communication units with a simple structure, and thus can easily realize linked operations between multiple units, and a wireless network system using the same.

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信ユニットは、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(以下、上流無線基地局部という)にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ(以下、上流無線リンクという)を介して、上流ノードユニットに対する連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(以下、下流中継無線通信部という)からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ(以下、下流無線リンクという)を介して、下流ノードユニットに対する連携接続が可能とされ、EPC機能部は、通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、上流ノードユニットのEPC制御部との間又は下流ノードユニットのEPC制御部との間にて連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに連携報知情報を組み込むとともに、上流ノードユニットとの間又は下流ノードユニットとの間での連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づき連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the wireless communication unit of the present invention is a wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal according to a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project), and includes a wireless base station unit to which the mobile terminal can be connected via a terminal wireless bearer, and an Evolved Packet Control (EPC) unit that is wired connected to the wireless base station unit and functions as a higher-level network controller for the wireless base station unit. The wireless communication unit includes a wireless base station unit (hereinafter referred to as an upstream wireless base station unit) of an upstream node unit, which is another wireless communication unit on the upstream side, attached to the wireless base station unit so as to be able to establish an association connection with the upstream node unit via an upstream association wireless bearer (hereinafter referred to as an upstream wireless link). The wireless base station unit is attached to a downstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side, attached to the downstream relay wireless communication unit (hereinafter referred to as a downstream relay wireless communication unit). The EPC functional unit includes a communication firmware storage unit that stores communication firmware incorporating a communication protocol stack, and a communication firmware storage unit that stores a communication firmware by executing the communication firmware. and a communication control unit that controls wireless network communications through the wireless link. A wireless link protocol layer is added as a new protocol layer on the upper layer side of the transport layer on the control plane side of the communication protocol stack, which handles the transmission and reception of linkage notification information, which is notification information used to control the construction and management of a linkage radio bearer between the EPC control unit of the upstream node unit or between the EPC control unit of the downstream node unit. The communication control unit incorporates linkage notification information into a linkage notification packet defined on the wireless link protocol layer, and is characterized by having a linkage notification information transmission and reception control unit that executes the transmission and reception control of the linkage notification information between the upstream node unit or the downstream node unit as the transmission and reception control of the linkage notification packet based on the packet transmission and reception protocol defined on the transport layer.

また、本発明の無線ネットワークシステムは、3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(上流無線基地局部)にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ(上流無線リンク)を介して、上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(下流中継無線通信部)からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ(下流無線リンク)を介して、下流ノードユニットとの連携接続が可能とされ、EPC機能部は、通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、上流ノードユニットのEPC制御部との間又は下流ノードユニットのEPC制御部との間にて連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに連携報知情報を組み込むとともに、上流ノードユニットとの間又は下流ノードユニットとの間での連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに従い連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備えた無線通信ユニットが、連携無線ベアラにて複数相互に接続された無線通信ユニット群からなり、複数の無線通信ユニットの任意の1つをなす第一無線通信ユニットに端末無線ベアラを介して接続された移動端末と、他の任意の1つをなす第二無線通信ユニットに端末無線ベアラを介して接続された移動端末とが、第一無線通信ユニットから第二無線通信ユニットに至る2以上の無線通信ユニットと、それら無線通信ユニットを相互に接続する連携無線ベアラとを介してユーザデータの送受信を行なうようにしたことを特徴とする。なお、上流無線リンクと下流無線リンクは、着目している無線通信ユニットの上流側に構築されるか、下流側に構築されるかの違いのみであり、隣接する無線通信ユニットの中継無線通信部と無線基地局部とを相互に接続する連携無線ベアラとしての機能的実体は同じであり、以下、これらを総称する場合は単に「無線リンク」とも称する。 The wireless network system of the present invention is a wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal according to a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project), and includes a wireless base station unit to which the mobile terminal can connect via a terminal wireless bearer, and an EPC (Evolved Packet Control Protocol) that is wired to the wireless base station unit and functions as a higher-level network control unit for the wireless base station unit. The wireless communication unit includes a wireless base station unit (upstream wireless base station unit) of an upstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side, attached to the wireless base station unit (downstream wireless base station unit) of the downstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side, and is capable of an associated connection with the upstream node unit via an associated wireless bearer (upstream wireless link). The wireless base station unit is capable of an associated connection with the downstream node unit via the associated wireless bearer (downstream wireless link) on the downstream side by receiving an attachment from the relay wireless communication unit (downstream relay wireless communication unit) of the downstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side. The EPC functional unit includes a communication firmware storage unit that stores communication firmware incorporating a communication protocol stack, and a communication control unit that performs wireless network communication control by executing the communication firmware. The associated wireless bearer is connected between the EPC control unit of the upstream node unit or the EPC control unit of the downstream node unit as a new protocol layer on the upper layer side of the transport layer on the control plane side of the communication protocol stack. A wireless communication unit equipped with a wireless communication information transmission/reception control unit that incorporates the cooperation notification information into a cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer and controls the transmission and reception of the cooperation notification information between an upstream node unit or a downstream node unit as transmission and reception control of the cooperation notification packet in accordance with a packet transmission and reception protocol defined on the transport layer is characterized in that the wireless communication unit comprises a group of wireless communication units mutually connected by a cooperation wireless bearer, and a mobile terminal connected via a terminal wireless bearer to a first wireless communication unit constituting any one of the plurality of wireless communication units, and a mobile terminal connected via a terminal wireless bearer to a second wireless communication unit constituting any one of the other units, transmit and receive user data via two or more wireless communication units extending from the first wireless communication unit to the second wireless communication unit and the cooperation wireless bearer that connects these wireless communication units to each other. The only difference between an upstream wireless link and a downstream wireless link is whether they are constructed on the upstream side or downstream side of the wireless communication unit in question. The functional entity of the associated wireless bearer that interconnects the relay wireless communication unit and the wireless base station unit of adjacent wireless communication units is the same, and hereinafter, when referring to these collectively, they are also referred to simply as "wireless links."

本発明の無線通信ユニットは、上流ノードユニットの無線基地局部(上流無線基地局部)と上流無線リンクを介して接続可能な中継無線通信部が設けられる。また、無線基地局部は、下流ノードユニットの中継無線通信部(下流中継無線通信部)と下流無線リンクを介して接続可能とされる。 The wireless communication unit of the present invention is provided with a relay wireless communication unit that can be connected to a wireless base station unit (upstream wireless base station unit) of an upstream node unit via an upstream wireless link. In addition, the wireless base station unit can be connected to a relay wireless communication unit (downstream relay wireless communication unit) of a downstream node unit via a downstream wireless link.

つまり、ある無線通信ユニットの中継無線通信部は、別の無線通信ユニットの無線基地局に対し無線接続できるようになる。その結果、無線リンクを介して複数の無線通信ユニットを連携接続させることができ、移動端末に対する無線通信エリアの拡張を図ることができる。また、通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側は、トランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層である無線連携プロトコル層が付加された特有の構成を有している。無線リンク(連携無線ベアラ)の構築及び管理の制御に使用する連携報知情報を、無線連携プロトコル層上で定義される連携報知パケットに組み込むことで、連携接続対象となる複数の無線通信ユニット間での連携報知情報の送受信制御の形態を大幅に単純化でき、また制御プログラミングの簡略化を図ることが可能となる。ひいては無線通信ユニット間の無線リンクによる連携接続制御をきめ細かく行なうことできる。 In other words, the relay wireless communication unit of a wireless communication unit can wirelessly connect to the wireless base station of another wireless communication unit. As a result, multiple wireless communication units can be linked via wireless links, and the wireless communication area for mobile terminals can be expanded. In addition, the control plane side of the communication protocol stack has a unique configuration in which a new protocol layer, the wireless linking protocol layer, is added to the upper layer of the transport layer. By incorporating linking notification information used to control the construction and management of wireless links (linking wireless bearers) into linking notification packets defined on the wireless linking protocol layer, the form of control of sending and receiving linking notification information between multiple wireless communication units that are targets of linking can be greatly simplified, and control programming can be simplified. As a result, linking connection control via wireless links between wireless communication units can be performed in a fine-grained manner.

本発明の無線ネットワークシステムの構成単位となる無線通信ユニット対の概念を示す模式図。1 is a schematic diagram showing the concept of a wireless communication unit pair that is a constituent unit of a wireless network system of the present invention; 図1の無線通信ユニット対の電気的構成の概略を示すブロック図。2 is a block diagram showing an outline of the electrical configuration of the wireless communication unit pair of FIG. 1; 本発明の無線通信ユニットの電気的構成の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of an electrical configuration of a wireless communication unit according to the present invention. UE(移動端末)の電気的構成の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of a UE (mobile terminal). 一般的なIPパケットを連携報知パケットの構造と対比して示す概念図。1 is a conceptual diagram illustrating a structure of a general IP packet in comparison with a structure of an association broadcast packet. 本発明において使用するコントロールプレーン側のプロトコルスタックを概念的に示す図。FIG. 2 is a diagram conceptually showing a protocol stack on the control plane side used in the present invention. 同じくユーザプレーン側のプロトコルスタックを概念的に示す図。FIG. 13 is a conceptual diagram showing the protocol stack on the user plane side. 本発明において使用する下りリンクのチャネルマッピングを概念的に示す図。FIG. 2 is a diagram conceptually showing downlink channel mapping used in the present invention. 同じく上りリンクのチャネルマッピングを概念的に示す図。FIG. 13 is a diagram conceptually showing uplink channel mapping. 周波数バンドチャネル、及びリソースブロックの関係を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing the relationship between frequency band channels and resource blocks. 本発明の無線ネットワークシステムの構成形態の一例を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a wireless network system according to the present invention. チャネルマップの概念図。A conceptual diagram of a channel map. 図11の無線ネットワークシステムにおける、各ノードユニットのルーティング管理テーブルの内容を模式的に示す図。12 is a diagram showing the contents of a routing management table of each node unit in the wireless network system of FIG. 11 . 連携報知パケットを用いた各ノードユニットのルーティング管理テーブルの更新処理の流れを示す通信フロー図。FIG. 11 is a communication flow diagram showing the flow of a process of updating the routing management table of each node unit using a cooperation notification packet. 図14Aに続く通信フロー図。14B is a communication flow diagram following FIG. 14A. 連携報知パケットを用いた各ノードユニットにおける無線接続トポロジ情報の更新処理の流れを示す通信フロー図。FIG. 11 is a communication flow diagram showing the flow of a process of updating wireless connection topology information in each node unit using an association notification packet. 無線通信ユニットの中継無線通信部の、上流側の別の無線通信ユニットに対するアタッチシーケンスを示す通信フロー図。11 is a communication flow diagram showing an attachment sequence of a relay wireless communication section of a wireless communication unit to another wireless communication unit on the upstream side; UE(移動端末)の無線通信ユニットに対するアタッチシーケンスを示す通信フロー図。1 is a communication flow diagram illustrating an attach sequence of a UE (Mobile Terminal) to a wireless communication unit. 同一の無線通信ユニットに接続されたUE間でのIPパケット転送制御シーケンスを示す通信フロー図。FIG. 1 is a communication flow diagram showing an IP packet transfer control sequence between UEs connected to the same wireless communication unit. 隣接する無線通信ユニットに各々接続されたUE間でのIPパケット転送制御シーケンスを示す通信フロー図。FIG. 1 is a communication flow diagram showing an IP packet transfer control sequence between UEs each connected to adjacent wireless communication units. カスケード接続された3つの無線通信ユニットの両端に各々接続されたUE間でのIPパケット転送制御シーケンスを示す通信フロー図。FIG. 11 is a communication flow diagram showing an IP packet transfer control sequence between UEs connected to both ends of three cascaded wireless communication units. カスケード接続された3つの無線通信ユニットの末端に位置する無線通信ユニットのルータを介して、IPパケットを外部ネットワークに転送する制御シーケンスを示す通信フロー図。FIG. 11 is a communication flow diagram showing a control sequence for transferring an IP packet to an external network via a router of a wireless communication unit located at the end of three cascade-connected wireless communication units. 仮無線リンクを用いて連携無線ベアラ構築の許可判定を行なう処理の流れを示す通信フロー図(非許可の場合)。FIG. 11 is a communication flow diagram showing a process of determining whether to permit establishment of an associated radio bearer by using a temporary radio link (in the case of non-permission). 仮無線リンクを用いて連携無線ベアラ構築の許可判定を行なう処理の流れを示す通信フロー図(許可の場合)。FIG. 11 is a communication flow diagram showing a process of determining whether to permit establishment of an associated radio bearer by using a provisional radio link (in the case of permission). 棄却リスト(接続非許可ユニット登録部)を用いて候補ユニットに対するアタッチ棄却を行なう処理の流れを示す通信フロー。11 is a communication flow showing the flow of a process for rejecting attachment to a candidate unit using a rejection list (connection-disallowed unit registration section).

以下、本発明を実施するための形態を添付の図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の無線ネットワークシステムの構成単位となる無線通信ユニット対の概念を一実施形態として示す模式図である。無線通信ユニット対は本発明の一実施形態である同一構成の無線通信ユニット1(A),1(B)からなり(以下、無線通信ユニット対1(A),1(B)ともいう)、それぞれ3GPPで規定された方式(本実施形態では、LTEとするが、WiMAXなど他の方式であってもよい)の通信プロトコルスタックに従い、UE(移動端末)5との間で無線通信を行なうものとして構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram showing the concept of a wireless communication unit pair, which is a constituent unit of the wireless network system of the present invention, as one embodiment. The wireless communication unit pair is composed of wireless communication units 1(A) and 1(B) having the same configuration as one embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as wireless communication unit pair 1(A) and 1(B)), and is configured to perform wireless communication with a UE (mobile terminal) 5 according to a communication protocol stack of a method defined by 3GPP (LTE in this embodiment, but other methods such as WiMAX may also be used).

無線通信ユニット1(A),1(B)は、それぞれ移動体である大型船舶WS(A),WS(B)に設置され、後に詳述する無線リンク55により無線接続されている。各無線通信ユニット1(A),1(B)は、それぞれUE(移動端末)5が接続可能となるセル50(A),50(B)を形成する。また、大型船舶WS(A),WS(B)(例えば漁業母船、タンカーなど)の周囲では小船舶FB(例えば、漁船、タグボートなど)が操業をおこなっており、セル50(A)又はセル50(B)内の小船舶FBの乗員がUE5を携行している。それらUE5は、それぞれ最も近い無線通信ユニット1(A),1(B)に対し端末無線ベアラ57により無線接続されている。なお、UE5は大型船舶WS(A),WS(B)の乗員が携行するものであってもよい。また、無線通信ユニット1(A),1(B)の設置先は船舶以外の移動体(車両など)であってもよいし、例えば陸上の所望の設置先に固定配置してもよい。 The wireless communication units 1(A) and 1(B) are installed on large ships WS(A) and WS(B), which are mobile bodies, and are wirelessly connected by a wireless link 55, which will be described in detail later. Each wireless communication unit 1(A) and 1(B) forms a cell 50(A) and 50(B), to which a UE (mobile terminal) 5 can connect. Small vessels FB (e.g., fishing boats, tugboats, etc.) are operating around the large vessels WS(A) and WS(B) (e.g., fishing mother ships, tankers, etc.), and crew members of the small vessels FB in the cell 50(A) or cell 50(B) carry UE5. The UE5 is wirelessly connected to the nearest wireless communication units 1(A) and 1(B) by a terminal wireless bearer 57. The UE5 may be carried by the crew members of the large vessels WS(A) and WS(B). Furthermore, the wireless communication units 1(A) and 1(B) may be installed on a moving body (such as a vehicle) other than a ship, or may be fixedly installed at a desired location on land, for example.

図2は、無線通信ユニット1(A),1(B)の機能ブロック構成を示すものである。無線通信ユニット1(A),1(B)は電気的にはいずれも同一の構成を有する。そして、本明細書において複数の無線通信ユニット及びその構成要素を互いに区別して示す場合は、対応する構成要素に同一の番号を付与しつつ、該番号に続く形で括弧付きの大文字アルファベットを付与して示す。一方、無線通信ユニット間の区別を行なわずに各構成要素を示す場合は、括弧付きの大文字アルファベットを省略する場合がある。以下、無線通信ユニット1(A)側の符号を主体的に用いて説明するが、必要に応じて無線通信ユニット1(B)側についても、対応する符号を援用しつつ説明する。また、本明細書に添付の図面において無線ベアラを示す矢印線を破線にて示し、有線のベアラないし電気的な接続線は実線又は一点鎖線の矢印線で示している。 Figure 2 shows the functional block configuration of the wireless communication units 1 (A) and 1 (B). Both wireless communication units 1 (A) and 1 (B) have the same electrical configuration. In this specification, when multiple wireless communication units and their components are to be distinguished from one another, the corresponding components are given the same numbers, and capital letters in parentheses are added following the numbers. On the other hand, when each component is to be shown without distinguishing between wireless communication units, the capital letters in parentheses may be omitted. In the following, the symbols on the wireless communication unit 1 (A) side are mainly used for the explanation, but the wireless communication unit 1 (B) side will also be explained using the corresponding symbols as necessary. In addition, in the drawings attached to this specification, the arrows indicating the wireless bearers are shown with dashed lines, and the wired bearers or electrical connection lines are shown with solid or dashed arrows.

無線通信ユニット1(A)は、UE(移動端末)5が端末無線ベアラ57を介して接続可能な無線基地局部4(A)(eNodeB(evolved NodeB))と、無線基地局部4(A)に有線接続され、該無線基地局部4(A)に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部3(A)とを有する。また、該EPC機能部3(A)には、上流側の無線通信ユニット1(B)(上流ノードユニット)の無線基地局部4(B)(上流無線基地局部)に対し上流側の連携無線ベアラ(上流無線リンク)55(A)を介して接続可能な中継無線通信部9(A)が有線接続されている。 The wireless communication unit 1(A) has a wireless base station unit 4(A) (eNodeB (evolved NodeB)) to which a UE (mobile terminal) 5 can be connected via a terminal wireless bearer 57, and an EPC (Evolved Packet Core) functional unit 3(A) that is wired-connected to the wireless base station unit 4(A) and functions as a higher-level network control unit for the wireless base station unit 4(A). In addition, a relay wireless communication unit 9(A) that can be connected to the wireless base station unit 4(B) (upstream wireless base station unit) of the upstream wireless communication unit 1(B) (upstream node unit) via an upstream associated wireless bearer (upstream wireless link) 55(A) is wired-connected to the EPC functional unit 3(A).

一方、無線通信ユニット1(B)は、同様の無線基地局部4(B)と、無線基地局部4(B)に有線接続され、該無線基地局部4(B)に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC機能部3(B)と、EPC機能部3(B)に有線接続される中継無線通信部9(B)を備える。該中継無線通信部9(B)は、例えば図11に示すように、無線通信ユニット1(B)の上流側に、さらに別の無線通信ユニット(上流ノードユニット)1(C)が配置されていれば、その無線通信ユニット1(C)の無線基地局部4(C)に対し無線リンク55(B)を介して接続可能である(図11参照)。また、無線基地局部4(B)は、下流側の無線通信ユニット1(A)(下流ノードユニット)の中継無線通信部9(A)(下流中継無線通信部)に対し、下流側の連携無線ベアラ(下流無線リンク)55(A)を介して接続可能とされている。無線リンク55(A)は、例えば無線通信ユニット1(A)から見たときは上流無線リンクとなり、無線通信ユニット1(B)から見たときは下流無線リンクとなる。 On the other hand, the wireless communication unit 1(B) includes a similar wireless base station unit 4(B), an EPC function unit 3(B) that is wired to the wireless base station unit 4(B) and functions as a higher-level network control unit for the wireless base station unit 4(B), and a relay wireless communication unit 9(B) that is wired to the EPC function unit 3(B). If another wireless communication unit (upstream node unit) 1(C) is arranged upstream of the wireless communication unit 1(B), the relay wireless communication unit 9(B) can be connected to the wireless base station unit 4(C) of the wireless communication unit 1(C) via a wireless link 55(B) (see FIG. 11), as shown in FIG. 11 for example. In addition, the wireless base station unit 4(B) can be connected to the relay wireless communication unit 9(A) (downstream relay wireless communication unit) of the downstream wireless communication unit 1(A) (downstream node unit) via a downstream associated wireless bearer (downstream wireless link) 55(A). For example, wireless link 55(A) is an upstream wireless link when viewed from wireless communication unit 1(A) and is a downstream wireless link when viewed from wireless communication unit 1(B).

次に、いずれの無線通信ユニット1(A),1(B)(以下、総称する場合は無線通信ユニット1という)においても、EPC機能部3は、コントロールプレーン側のゲートウェイとなるMME(Mobility Management Entity)2、ユーザプレーン側のゲートウェイとなるS-GW(Serving Gateway)6、EPC機能部3、及び該EPC機能部3の上流側ネットワーク要素(ここで、ルータ8(後述)及び中継無線通信部9)の結節点に位置し、上流側ネットワーク要素側(つまり、上流ノードユニット側)に向けたIPアドレス管理を行なうP-GW(PDN (Packet Data Network) Gateway)7を有する。無線基地局部4には複数のUE5が端末無線ベアラ57を介して無線接続される。また、ルータ8には、映像データ、画像データあるいは音声データからなるユーザデータの配信元となるアプリケーションサーバ8’が接続されている。 Next, in both wireless communication units 1(A) and 1(B) (hereinafter collectively referred to as wireless communication unit 1), the EPC function unit 3 has an MME (Mobility Management Entity) 2 which serves as a gateway on the control plane side, an S-GW (Serving Gateway) 6 which serves as a gateway on the user plane side, the EPC function unit 3, and a P-GW (PDN (Packet Data Network) Gateway) 7 which is located at the junction of the upstream network elements of the EPC function unit 3 (here, a router 8 (described later) and a relay wireless communication unit 9) and manages IP addresses toward the upstream network elements (i.e., the upstream node unit). A plurality of UEs 5 are wirelessly connected to the wireless base station unit 4 via a terminal wireless bearer 57. In addition, an application server 8' which serves as a distribution source of user data consisting of video data, image data, or voice data is connected to the router 8.

コントロールプレーン側において無線基地局部(eNodeB)4は、S1-MMEインターフェースを介してMME2に接続される。また、ユーザプレーン側において無線基地局部4は、S1-Uインターフェースを介してS-GW6に接続される。また、S-GW6はS5インターフェースを介してP-GW7と接続される。 On the control plane side, the radio base station unit (eNodeB) 4 is connected to the MME 2 via an S1-MME interface. On the user plane side, the radio base station unit 4 is connected to the S-GW 6 via an S1-U interface. The S-GW 6 is connected to the P-GW 7 via an S5 interface.

図3は、無線通信ユニット1の電気的構成を示すブロック図である。EPC機能部3はマイコンハードウェアを主体に構成されており、CPU301、プログラム実行領域となるRAM302、マスクROM303(恒久的に書換えが不要なマイコンハードウェア周辺制御用等のファームウェアを格納している;以下、同様)及びそれらを相互に接続するバス306等からなる。また、バス306にはフラッシュメモリ305が接続され、ここにEPC用の通信プロトコルスタックを含む通信ファームウェア305a(通信制御部の機能実現プログラムである)が格納されている。 Figure 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the wireless communication unit 1. The EPC function section 3 is mainly composed of microcomputer hardware, and includes a CPU 301, a RAM 302 which serves as a program execution area, a mask ROM 303 (which stores firmware for controlling the microcomputer hardware peripherals, etc., that does not require permanent rewriting; the same applies below), and a bus 306 which interconnects them. In addition, a flash memory 305 is connected to the bus 306, which stores communication firmware 305a (a program that realizes the functions of the communication control section) including a communication protocol stack for the EPC.

図6及び図7は、無線通信ユニット1が使用する通信プロトコルスタックを示し、図6はコントロールプレーン側のプロトコルスタックを、図7はユーザプレーン側のコプロトコルスタックを示している。いずれのプロトコルスタックも有線通信用のスタックと無線通信用のスタックとに分かれており、図6及び図7において、「LTE」と表示されている部分が無線通信用のスタックを示す。説明の便宜のため、いずれの図においても無線通信ユニット1(A)と無線通信ユニット1(B)とを無線リンクにより接続した状態で示している。EPC機能部3が使用するプロトコルスタックは、コアネットワーク側インターフェースCoreと無線アクセスネットワーク(Radio Access Network)側インターフェースRANとからなる。図6及び図7においては、説明の簡略化のため無線通信ユニット1(A)側についてはコアネットワーク側インターフェースCoreのみを図示している。 Figures 6 and 7 show the communication protocol stacks used by the wireless communication unit 1, with Figure 6 showing the protocol stack on the control plane side and Figure 7 showing the co-protocol stack on the user plane side. Both protocol stacks are divided into a stack for wired communication and a stack for wireless communication, and in Figures 6 and 7, the part marked "LTE" shows the stack for wireless communication. For ease of explanation, both figures show the wireless communication unit 1 (A) and the wireless communication unit 1 (B) connected by a wireless link. The protocol stack used by the EPC function unit 3 consists of a core network side interface Core and a radio access network side interface RAN. For simplicity of explanation, in Figures 6 and 7, only the core network side interface Core is shown on the wireless communication unit 1 (A) side.

まず、図6のコントロールプレーン側のプロトコルスタックから説明する。無線基地局部(eNodeB)4はEPC機能部3の無線アクセスネットワーク側インターフェースRANに接続される。この区間のプロトコルスタックは、PHY(物理)層(L1)、データリンク層をなすMAC(Medium Access Control)層(L2)、ネットワーク層をなすIP(Internet Protocol)層、トランスポート層をなすUDP(User Datagram Protocol)層及び最上層をなすGTP(GPRS(General Packet Radio Service)Tunneling Protocol)層からなる。この接続区間はユニット内部での有線通信となり、GTPを用いたトンネリングによりIPパケットのやり取りがなされる。また、中継無線通信部9はEPC機能部3のコアネットワーク側インターフェースCoreに接続され、IP層を介したLAN通信によりIPパケットのやり取りがなされる。 First, the protocol stack on the control plane side of FIG. 6 will be described. The wireless base station unit (eNodeB) 4 is connected to the wireless access network side interface RAN of the EPC function unit 3. The protocol stack in this section consists of a PHY (physical) layer (L1), a MAC (Medium Access Control) layer (L2) which constitutes a data link layer, an IP (Internet Protocol) layer which constitutes a network layer, a UDP (User Datagram Protocol) layer which constitutes a transport layer, and a GTP (GPRS (General Packet Radio Service) Tunneling Protocol) layer which constitutes the top layer. This connection section is wired communication within the unit, and IP packets are exchanged by tunneling using GTP. In addition, the relay wireless communication unit 9 is connected to the core network side interface Core of the EPC function unit 3, and IP packets are exchanged by LAN communication via the IP layer.

一方、中継無線通信部9と無線基地局部(eNodeB)4との無線通信区間のプロトコルスタックは、PHY層、MAC層、RLC層、PDCP層及びRRC層からなる。各層の役割は以下の通りである。
・PHY層:符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行なう。UE5及び中継無線通信部9のPHY層と無線基地局部(eNodeB)4のPHY層との間では、物理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・MAC層:データの優先制御、HARQによる再送制御処理、及びランダムアクセス手順等を行なう。UE5及び中継無線通信部9のMAC層と無線基地局部4のMAC層との間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。無線基地局部4のMAC層は、上下リンクのトランスポートフォーマット(トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式(MCS))及びUE5への割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。
On the other hand, the protocol stack of the wireless communication section between the relay wireless communication unit 9 and the wireless base station unit (eNodeB) 4 is made up of a PHY layer, a MAC layer, an RLC layer, a PDCP layer, and an RRC layer. The roles of each layer are as follows:
PHY layer: performs encoding/decoding, modulation/demodulation, antenna mapping/demapping, and resource mapping/demapping. Data and control signals are transmitted between the PHY layers of the UE 5 and the relay wireless communication unit 9 and the PHY layer of the wireless base station unit (eNodeB) 4 via a physical channel.
MAC layer: Performs data priority control, retransmission control processing by HARQ, random access procedure, etc. Data and control signals are transmitted via transport channels between the MAC layers of the UE 5 and relay wireless communication unit 9 and the MAC layer of the wireless base station unit 4. The MAC layer of the wireless base station unit 4 includes a scheduler that determines the uplink and downlink transport formats (transport block size, modulation and coding scheme (MCS)) and the resource blocks to be assigned to the UE 5.

・RLC層:MAC層及びPHY層の機能を利用してデータを受信側のRLC層に伝送する。UE5のRLC層と無線基地局部4のRLC層との間では、論理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・PDCP層:PDUのヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行なう。
・RRC層:制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。UE5のRRC層と無線基地局部4のRRC層との間では、各種設定のためのメッセージ(RRCメッセージ)が伝送される。RRC層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルを制御する。UE5のRRCと無線基地局部4のRRCとの間に接続(RRC接続)がある場合、UE5はRRCコネクティッドモードとなり、そうでない場合はRRCアイドルモードとなる。
RLC layer: Utilizing the functions of the MAC layer and the PHY layer, data is transmitted to the RLC layer on the receiving side. Data and control signals are transmitted between the RLC layer of the UE 5 and the RLC layer of the radio base station unit 4 via logical channels.
PDCP layer: Performs PDU header compression/decompression, and encryption/decryption.
RRC layer: Defined only in the control plane that handles control signals. Messages (RRC messages) for various settings are transmitted between the RRC layer of the UE 5 and the RRC layer of the radio base station unit 4. The RRC layer controls logical channels, transport channels, and physical channels in response to the establishment, re-establishment, and release of radio bearers. When there is a connection (RRC connection) between the RRC of the UE 5 and the RRC of the radio base station unit 4, the UE 5 is in RRC connected mode, and otherwise in RRC idle mode.

次に、2つの無線通信ユニット(上流ノードユニット)1(A)及び無線通信ユニット(下流ノードユニット)1(B)間に連携無線ベアラ(無線リンク)を構築し、これらを連携接続するための制御シーケンスは、上記連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する連携報知情報を、それら上流ノードユニット及び下流ノードユニットのEPC機能部3間にて送受信することにより実行される。そして、コアネットワーク側インターフェースCoreをなすプロトコルスタックには、該連携報知情報を取り扱う無線連携プロトコル層WLPが付加されている。 Next, a cooperation radio bearer (radio link) is constructed between two wireless communication units (upstream node unit) 1 (A) and wireless communication unit (downstream node unit) 1 (B), and the control sequence for connecting them together is executed by transmitting and receiving cooperation notification information used to control the construction and management of the cooperation radio bearer between the EPC function units 3 of the upstream node unit and downstream node unit. A wireless cooperation protocol layer WLP that handles the cooperation notification information is added to the protocol stack that constitutes the core network side interface Core.

コアネットワーク側インターフェースCoreをなすプロトコルスタックは、下層側からPHY層(L1)、MAC層(L2)、IP層、UDP層及び無線連携プロトコル層WLPを含む。無線連携プロトコル層WLPは、UDP層(トランスポート層)上に構築される本発明特有の新たなプロトコル層として定義される。上記の連携報知情報は無線連携プロトコル層WLP上にて定義される連携報知パケットに組み込まれ、上流ノードユニット及び下流ノードユニットのEPC機能部3は、連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層(ここでは、UDP)上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づき連携報知パケットの送受信制御として実行する(連携報知情報送受信制御部の機能が実現されている)。UDPは、接続確認のためのステートが排除され、かつ送受信されるデータの誤りや順序の違いなどを検出する機能を有さない簡便なプロトコルである。例えば、同じトランスポート層のプロトコルであるTCP(Transmission Control Protocol)の場合、データ本体のパケット通信以外に、開始処理と終了処理が実施されるが、UDPは開始処理及び終了処理は実施されない。また、TCPではパケットの受信に対しACK(acknowledgement)を応答として返すが、UDPではACKを返さない。UDPのデータ送受信手順はこのように簡略化されたものであり、ユニット間の連携接続制御の迅速化に貢献する。なお、無線連携プロトコル層WLPの機能実現プログラムは、図3において通信ファームウェア305aに対し、無線連携プロトコル層モジュール305pとして組み込まれている。 The protocol stack constituting the core network side interface Core includes, from the bottom up, the PHY layer (L1), MAC layer (L2), IP layer, UDP layer, and wireless cooperation protocol layer WLP. The wireless cooperation protocol layer WLP is defined as a new protocol layer specific to the present invention that is constructed on the UDP layer (transport layer). The above cooperation notification information is incorporated into a cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer WLP, and the EPC function unit 3 of the upstream node unit and the downstream node unit executes the transmission and reception control of the cooperation notification information as the transmission and reception control of the cooperation notification packet based on the packet transmission and reception protocol defined on the transport layer (here, UDP) (the function of the cooperation notification information transmission and reception control unit is realized). UDP is a simple protocol that excludes states for connection confirmation and does not have a function to detect errors or differences in order of transmitted and received data. For example, in the case of TCP (Transmission Control Protocol), which is a protocol of the same transport layer, in addition to packet communication of the data body, start processing and end processing are performed, but UDP does not execute start processing and end processing. In addition, while TCP returns an ACK (acknowledgement) in response to a received packet, UDP does not return an ACK. The UDP data transmission and reception procedure is simplified in this way, which contributes to accelerating the control of the inter-unit interworking connection. The program that realizes the functions of the wireless interworking protocol layer WLP is incorporated into the communication firmware 305a in FIG. 3 as the wireless interworking protocol layer module 305p.

次に、図7のユーザプレーン側のプロトコルスタックについて説明する。該プロトコルスタックの構造は、多くの点で図6のコントロープレーン側のスタック構造と共通しているので、以下、主にその相違点につい説明し、構造的に重複するプロトコル層については、図6と同じ符号を付与して詳細を略する。EPC機能部3のコアネットワーク側インターフェースCoreは、ユーザデータに関しては受信するIPパケットの受動的な転送処理に専念するため、最上層がネットワーク層であるIP層となっている。また、ユーザデータの送信元及び受信先となるUE5あるいはアプリケーションサーバ(APP)8’において、該ユーザデータの送受信を取り扱う最上部のプロトコル層はアプリケーション層APPである。 Next, the protocol stack on the user plane side in Figure 7 will be described. The structure of this protocol stack is in many respects the same as the stack structure on the control plane side in Figure 6, so below, we will mainly explain the differences, and the protocol layers that overlap structurally will be given the same reference numerals as in Figure 6 and will not be described in detail. The core network side interface Core of the EPC function unit 3 is dedicated to passive forwarding processing of received IP packets with respect to user data, so the topmost layer is the IP layer, which is a network layer. In addition, in the UE 5 or application server (APP) 8', which is the source and destination of user data, the topmost protocol layer that handles the transmission and reception of the user data is the application layer APP.

図5の上は、ユーザデータの転送に用いるIPパケットの模式図である。IPパケット1300はIPヘッダ1301とペイロード1302とからなり、IPヘッダ1301にはPDU識別番号、データの送信元アドレス1301a、送信先アドレス1301bなどが書き込まれる。一方、同図下は、連携報知パケット1350の模式図であり、IPヘッダ1351とペイロード1352とからなる。ユーザデータの転送に用いるIPパケットとの相違点は、送信先アドレスが特定のアドレス(図5下においては「172.17.1.1」)に固定されたIPパケットとして発行される点にある。この固定送信先アドレスは、そのIPパケットが連携報知パケットであることを示す識別情報を兼ねたものである。このような連携報知パケット1350を用いることにより、1つの連携報知パケットのペイロード1352に組み込まれた連携報知情報を、無線リンクにより連携接続されている複数の無線通信ユニット間で容易に共有化することができる。 The top of FIG. 5 is a schematic diagram of an IP packet used to transfer user data. The IP packet 1300 is composed of an IP header 1301 and a payload 1302, and the IP header 1301 contains a PDU identification number, a data source address 1301a, a destination address 1301b, and the like. On the other hand, the bottom of the same figure is a schematic diagram of an association notification packet 1350, which is composed of an IP header 1351 and a payload 1352. The difference from an IP packet used to transfer user data is that it is issued as an IP packet with a destination address fixed to a specific address ("172.17.1.1" in the bottom of FIG. 5). This fixed destination address also serves as identification information indicating that the IP packet is an association notification packet. By using such an association notification packet 1350, the association notification information incorporated in the payload 1352 of one association notification packet can be easily shared among multiple wireless communication units that are linked and connected by wireless links.

次に、通信ファームウェア305aの無線連携プロトコル層モジュール305pには、次の3つの制御モジュールが含まれている。
・ルーティング管理モジュール305pr
無線基地局部4又は中継無線通信部9が受信したIPパケット(ユーザデータ及び制御データ)を、EPC機能部3から見てどの向きに送信するかを管理する。基本的に、次の3つのいずれかが実行される。
(管理制御1)IPパケットを上流側に転送する。すなわち、自ノードユニットの中継無線通信部9及び上流無線リンクを経て上流ノードユニットの無線基地局部4に向かう方向である。
(管理制御2)IPパケットを下流側に転送する。すなわち、自ノードユニットの無線基地局部4及び下流無線リンクを経て下流ノードユニットの中継無線通信部9に向かう方向である。
(管理制御3)IPパケットを自ノードユニットに接続中のアプリケーションサーバ8’またはUE5に転送する。
Next, the wireless cooperation protocol layer module 305p of the communication firmware 305a includes the following three control modules.
Routing management module 305pr
The EPC function unit 3 manages the direction in which the IP packets (user data and control data) received by the wireless base station unit 4 or the wireless communication relay unit 9 are transmitted, as viewed from the EPC function unit 3. Basically, one of the following three operations is performed.
(Management control 1) Transfer the IP packet upstream, that is, in the direction toward the wireless base station unit 4 of the upstream node unit via the relay wireless communication unit 9 of the own node unit and the upstream wireless link.
(Management control 2) Transfer the IP packet downstream, that is, in the direction toward the relay wireless communication unit 9 of the downstream node unit via the wireless base station unit 4 of the own node unit and the downstream wireless link.
(Management control 3) The IP packet is transferred to the application server 8' or UE 5 connected to the own node unit.

上流ノードユニット及び下流ノードユニットに接続されているアプリケーションサーバ8’及びUE5のノードアドレスのリストは、追って詳述する方式に従い、無線ネットワークシステムを構成する全てのノードユニット(無線通信ユニット1)間で情報共有され、ルーティング管理テーブル305f(ルーティング管理情報)として記憶される。このルーティング管理テーブル305fの内容は、隣接するノードユニット間の連携報知パケット介した通信により定期的に更新される。ルーティング管理モジュール305prの動作は、受信したIPパケットの送信先アドレスが、ルーティング管理テーブル305fを参照することにより、上流側に存在するのか(管理制御1)、下流側に存在するのか(管理制御2)、自ノードユニットのエリア内にあるのか(管理制御3)を単純に判断する処理に集約される。 A list of the node addresses of the application server 8' and UE 5 connected to the upstream node unit and downstream node unit is shared among all the node units (wireless communication units 1) that make up the wireless network system according to a method described in detail later, and is stored as a routing management table 305f (routing management information). The contents of this routing management table 305f are periodically updated by communication between adjacent node units via cooperation notification packets. The operation of the routing management module 305pr is reduced to a process of simply determining whether the destination address of a received IP packet is on the upstream side (management control 1), downstream side (management control 2), or within the area of the own node unit (management control 3) by referring to the routing management table 305f.

・トポロジ管理モジュール305pt
無線ネットワークシステムを構成する全てのノードユニットの無線接続トポロジ(無線リンクを介した位相幾何学的な接続形態)を管理する。無線接続トポロジは、自ノードユニットから見た上流ノードユニット及び下流ノードユニットの特定情報を、全てのノードユニット(無線通信ユニット1)間で情報共有することで把握が可能であり、その内容はトポロジ管理テーブル305tt(トポロジ管理情報)として記憶される。このトポロジ管理テーブル305ttの内容も、隣接するノードユニット間の連携報知パケット介した通信により定期的に更新される。また、後述の棄却リスト305rrもトポロジ管理モジュール305ptに組み込まれている。
Topology management module 305pt
The wireless connection topology (topological connection form via wireless links) of all node units constituting the wireless network system is managed. The wireless connection topology can be grasped by sharing specific information of the upstream node unit and downstream node unit as seen from the own node unit among all node units (wireless communication units 1), and the contents are stored as a topology management table 305tt (topology management information). The contents of this topology management table 305tt are also periodically updated by communication between adjacent node units via cooperation notification packets. In addition, a rejection list 305rr, which will be described later, is also incorporated in the topology management module 305pt.

・無線リンク管理モジュール305pj
中継無線通信部9あるいは無線基地局部4が構築する無線リンク(連携無線ベアラ)の状態を管理する。具体的には自ノードユニットの中継無線通信部9が上流ノードユニットの無線基地局部4に無線リンク55を介して接続した場合、または下流ノードユニットの中継無線通信部9が自ノードユニットの無線基地局部4に無線リンク55を介して接続した場合に連携モードとなり、上記のルーティング管理モジュール305pr及びトポロジ管理モジュール305ptが起動する。一方、無線リンク55を介した他ノードユニットの接続がない場合は孤立モードとなり、ルーティング管理情報及びトポロジ管理情報の各内容はクリアされる。さらに、連携モードにて無線リンク55に割り当てるチャネルを決定するためのチャネルマップ305gも無線リンク管理モジュール305pjに組み込まれている。
Radio link management module 305pj
The relay wireless communication unit 9 or the wireless base station unit 4 manages the state of the wireless link (associated wireless bearer) constructed. Specifically, when the relay wireless communication unit 9 of the own node unit is connected to the wireless base station unit 4 of the upstream node unit via the wireless link 55, or when the relay wireless communication unit 9 of the downstream node unit is connected to the wireless base station unit 4 of the own node unit via the wireless link 55, the association mode is established, and the above-mentioned routing management module 305pr and topology management module 305pt are started. On the other hand, when there is no connection of other node units via the wireless link 55, the isolation mode is established, and each content of the routing management information and the topology management information is cleared. Furthermore, a channel map 305g for determining a channel to be assigned to the wireless link 55 in the association mode is also incorporated in the wireless link management module 305pj.

図11は、上記の構成の無線通信ユニット1を採用した場合の、本発明の無線ネットワークシステムの一構成例を示すものである。該無線ネットワークシステムにおいて無線通信ユニット群1(A)~1(C)は、互いに隣接する無線通信ユニット対(1(A)と1(B)、1(B)と1(C))の基地局セル(例えば、無線通信ユニット対1(A),1(B)の場合、図1の50(A)と50(B))が一部重なる位置関係で、無線リンク55(A)及び55(B)により接続されている。例えば、無線通信ユニット対1(A),1(B)の一方に接続されたUE5(A)(移動端末)と他方に接続されたUE5(B)(移動端末)とは、無線通信ユニット対1(A),1(B)及び該無線通信ユニット対1(A),1(B)を接続する連携無線ベアラ55(A)を介してIPパケットの送受信を行なうことができる。無線通信ユニット群1(A)~1(C)は、例えば全てが前述の船舶などの移動体上に搭載されていてもよいし、一部のもののみを移動体上に搭載し、残余のものを建物内などに固定設置するようにしてもよい。また、無線通信ネットワークが配備されていない地域にて、全ての無線通信ユニット群1(A)~1(C)を固定配置してもよい。 Figure 11 shows an example of the configuration of the wireless network system of the present invention when the wireless communication unit 1 of the above configuration is adopted. In the wireless network system, the wireless communication unit groups 1(A) to 1(C) are connected by wireless links 55(A) and 55(B) in a positional relationship in which the base station cells (for example, 50(A) and 50(B) in Figure 1 for the wireless communication unit pair 1(A) and 1(B)) of adjacent wireless communication unit pairs (1(A) and 1(B), 1(B) and 1(C)) partially overlap. For example, UE5(A) (mobile terminal) connected to one of the wireless communication unit pair 1(A) and 1(B) and UE5(B) (mobile terminal) connected to the other can transmit and receive IP packets via the wireless communication unit pair 1(A) and 1(B) and the associated wireless bearer 55(A) that connects the wireless communication unit pair 1(A) and 1(B). For example, all of the wireless communication unit groups 1(A)-1(C) may be mounted on a moving body such as the ship mentioned above, or only some may be mounted on a moving body and the rest may be fixedly installed in a building or the like. Also, all of the wireless communication unit groups 1(A)-1(C) may be fixedly installed in areas where wireless communication networks are not deployed.

また、図11においては、無線リンク55(A),55(B)により接続された無線通信ユニットが3(それ以上でもよい)となっている。例えば、無線通信ユニット1(A)に接続されたUE(移動端末)5(A)は、無線通信ユニット1(C)に接続されたUE(移動端末)5(C)と、無線通信ユニット1(A)~1(C)と、それら無線通信ユニット1(A)~1(C)を接続する連携無線ベアラ55(A),55(B)とを介してIPパケットを送受信できるようになっている。このように、接続される無線通信ユニットの数を容易に増やすことができ、より広大なエリアにてUE5同士の無線通信によるIPパケットの送受信が可能となる。 In addition, in FIG. 11, there are three (or more) wireless communication units connected by wireless links 55(A) and 55(B). For example, UE (mobile terminal) 5(A) connected to wireless communication unit 1(A) can transmit and receive IP packets via UE (mobile terminal) 5(C) connected to wireless communication unit 1(C), wireless communication units 1(A) to 1(C), and associated wireless bearers 55(A) and 55(B) connecting those wireless communication units 1(A) to 1(C). In this way, the number of connected wireless communication units can be easily increased, making it possible to transmit and receive IP packets by wireless communication between UEs 5 in a wider area.

図11下に掲げた表には、無線通信ユニット群1(A)~1(C)について、無線リンク55(A),55(B)の通信周波数/チャネル番号、トラッキングエリアコード、接続中のUE5(A)~5(C)及びアプリケーションサーバ8’(A)~8’(C)のノードアドレス(表示の簡略化のため、複数のUE5及びアプリケーションサーバ8’のノードアドレスをまとめたサブネットワークアドレスにて示している)、及び無線連携プロトコル層WLP上にて送受信される連携報知パケットの送信先アドレスをまとめて示している。連携報知パケットの送信先アドレスは、どの無線通信ユニット1(A)~1(C)についても同一に定められている。また、無線ネットワークシステム全体でみた場合の、接続中の全てのUE5(A)~5(C)及びアプリケーションサーバ8’(A)~8’(C)のノードアドレスは、無線通信ユニット群1(A)~1(C)間で共有化され、図3のルーティング管理テーブル305fに記憶される。また、無線通信ユニット1(A)~1(C)の接続トポロジ情報([A]→[B]→[C])も同様に共有化され、トポロジ管理テーブル305ttに記憶される。なお、トポロジ管理テーブル305ttに記憶される各無線通信ユニット1(A)~1(C)の特定情報(上記の[A]、[B]、[C])は、無線通信ユニット1(A)~1(C)に固有に割り振られたIDであってもよいし、無線通信ユニット1(A)~1(C)のノードアドレス(例えば、EPC機能部3、無線基地局部4、中継無線通信部9のいずれかのノードアドレスか、これらとは別に割り当てられたユニットノードアドレス)を用いてもよい。本実施形態では、EPC機能部3のノードアドレスを用いるものとする。 The table shown at the bottom of FIG. 11 shows, for the wireless communication unit groups 1(A)-1(C), the communication frequency/channel number of the wireless links 55(A) and 55(B), the tracking area code, the node addresses of the connected UEs 5(A)-5(C) and application servers 8'(A)-8'(C) (for the sake of simplicity, the node addresses of the multiple UEs 5 and application servers 8' are shown as a subnetwork address), and the destination address of the association notification packet transmitted and received on the wireless association protocol layer WLP. The destination address of the association notification packet is set to be the same for each of the wireless communication units 1(A)-1(C). In addition, the node addresses of all the connected UEs 5(A)-5(C) and application servers 8'(A)-8'(C) in the entire wireless network system are shared between the wireless communication unit groups 1(A)-1(C) and are stored in the routing management table 305f in FIG. 3. The connection topology information ([A] → [B] → [C]) of the wireless communication units 1(A) to 1(C) is also shared in the same manner and stored in the topology management table 305tt. The specific information (above [A], [B], [C]) of each wireless communication unit 1(A) to 1(C) stored in the topology management table 305tt may be an ID uniquely assigned to the wireless communication unit 1(A) to 1(C), or the node address of the wireless communication unit 1(A) to 1(C) (for example, the node address of any of the EPC function unit 3, the wireless base station unit 4, and the relay wireless communication unit 9, or a unit node address assigned separately from these) may be used. In this embodiment, the node address of the EPC function unit 3 is used.

図13は、ルーティング管理テーブル305fの内容の例を示すものであり、上から順に、図11の接続状態にある無線通信ユニット1(A)、1(B)及び1(C)のルーティング管理テーブル305fをそれぞれ示す。UE5(A)~5(C)及びアプリケーションサーバ8’(A)~8’(C)のノードアドレスは、自ノードユニットから見て下流ルート側に存在するノードと上流ルート側に存在するノードとが互いに区別された形で記憶されている。 Figure 13 shows an example of the contents of the routing management table 305f, and from the top, shows the routing management tables 305f of the wireless communication units 1(A), 1(B) and 1(C) in the connected state of Figure 11. The node addresses of UEs 5(A)-5(C) and application servers 8'(A)-8'(C) are stored in a form that distinguishes between nodes on the downstream route side and nodes on the upstream route side when viewed from the own node unit.

また、フラッシュメモリ305には、上記の通信プロトコルスタックをプラットフォームとして、図2のMME2、S-GW6及びP-GW7の各機能を仮想的に実現するMMEエンティティ305b、S-GWエンティティ305c及びPーGWエンティティ305dの各プログラムがインストールされている。また、バス306には上流側通信インターフェース304A及び下流側通信インターフェース304Bが接続されている。P-GW用のIPパケットの入出力ポートは上流側通信インターフェース304Aに、S-GW用のIPパケットの入出力ポートは下流側通信インターフェース304Bにそれぞれ確保される。なお、上記の構成では、図2のMME2、S-GW6及びP-GW7をコンピュータハードウェア上での仮想機能ブロックとして構成しているが、各々独立したハードウェアロジックにより構成してもよい。 Flash memory 305 also has installed therein programs for MME entity 305b, S-GW entity 305c, and P-GW entity 305d, which virtually realize the functions of MME2, S-GW6, and P-GW7 in FIG. 2 using the above-mentioned communication protocol stack as a platform. An upstream communication interface 304A and a downstream communication interface 304B are connected to bus 306. An input/output port for IP packets for P-GW is secured in upstream communication interface 304A, and an input/output port for IP packets for S-GW is secured in downstream communication interface 304B. In the above configuration, MME2, S-GW6, and P-GW7 in FIG. 2 are configured as virtual function blocks on computer hardware, but each may be configured with independent hardware logic.

無線基地局部4はマイコンハードウェアを主体に構成されており、CPU401、プログラム実行領域となるRAM402、マスクROM403及びそれらを相互に接続するバス406等からなる。バス406にはフラッシュメモリ405が接続され、ここに無線基地局用のLTEプロトコルスタックを含む通信ファームウェア405aが格納されている。また、バス406には端末無線ベアラの構築によりUEと無線接続するための無線通信部412と、通信インターフェース404が接続されている。通信インターフェース404はEPC機能部3の下流側通信インターフェース304Bと有線の通信バス31により接続されている。 The wireless base station unit 4 is mainly composed of microcomputer hardware, and includes a CPU 401, a RAM 402 which serves as a program execution area, a mask ROM 403, and a bus 406 which interconnects them. A flash memory 405 is connected to the bus 406, which stores communication firmware 405a including an LTE protocol stack for the wireless base station. Also connected to the bus 406 are a wireless communication unit 412 for wirelessly connecting to a UE by establishing a terminal wireless bearer, and a communication interface 404. The communication interface 404 is connected to the downstream communication interface 304B of the EPC function unit 3 by a wired communication bus 31.

中継無線通信部9はマイコンハードウェアを主体に構成されており、CPU901、プログラム実行領域となるRAM902、マスクROM903及びそれらを相互に接続するバス906等からなる。バス906にはフラッシュメモリ905が接続され、ここに中継無線通信部用のLTEプロトコルスタックを含む通信ファームウェア905aが格納されている。また、バス906には無線リンクの構築により上流無線基地局部と無線接続するための無線通信部912と、通信インターフェース904が接続されている。通信インターフェース904はEPC機能部3の上流側通信インターフェース304Aと有線の通信バス30により接続されている。通信ファームウェア905aに組み込まれている中継無線通信部用のLTEプロトコルスタックは後述するUE(移動端末)用のプロトコルスタックと同一のものが使用される。換言すれば、中継無線通信部9の上流無線基地局部への接続手順は、UE(移動端末)の接続手順と方式的には同一である。 The relay wireless communication unit 9 is mainly composed of microcomputer hardware, and includes a CPU 901, a RAM 902 serving as a program execution area, a mask ROM 903, and a bus 906 connecting them to each other. A flash memory 905 is connected to the bus 906, and communication firmware 905a including an LTE protocol stack for the relay wireless communication unit is stored in the flash memory 905. The bus 906 is also connected to a wireless communication unit 912 for wirelessly connecting to an upstream wireless base station unit by establishing a wireless link, and a communication interface 904. The communication interface 904 is connected to the upstream communication interface 304A of the EPC function unit 3 by a wired communication bus 30. The LTE protocol stack for the relay wireless communication unit incorporated in the communication firmware 905a is the same as the protocol stack for a UE (mobile terminal) described later. In other words, the connection procedure of the relay wireless communication unit 9 to the upstream wireless base station unit is the same as the connection procedure of the UE (mobile terminal).

また、通信バス30には、EPC機能部3とアプリケーションサーバ8’(あるいは、、インターネット等の外部ネットワークであってもよい)との間のIPパケットの送受信を中継するルータ8が接続されている。 In addition, a router 8 is connected to the communication bus 30, which relays the transmission and reception of IP packets between the EPC function unit 3 and an application server 8' (or an external network such as the Internet).

次に、無線通信ユニット1は、着脱式の二次電池モジュール21(例えば、リチウムイオン二次電池モジュールやニッケル水素二次電池モジュールなど)と、無線基地局部4、EPC機能部3、ルータ8及び中継無線通信部9の各機能回路ブロックと、二次電池モジュール21からの入力電圧を各機能回路ブロックの駆動電圧に変換して出力する電源回路部22とが可搬型筐体23に一体的に組付けられた構造を有する。これにより、無線通信ユニット1は、二次電池モジュール21から駆動電源電圧を自律的に調達でき、商用交流などの外部電源電圧が使用不能な設置場所(例えば海上など)においても問題なく使用可能である。可搬型筐体23は金属ないし強化型樹脂製の箱型であり、図3に示す例では、搬送ないし移動の便宜を図るため、可搬型筐体23の底部にキャスター24Cを、同じく背面に手押し用の取手24を設けている。 Next, the wireless communication unit 1 has a structure in which a detachable secondary battery module 21 (for example, a lithium ion secondary battery module or a nickel hydrogen secondary battery module, etc.), each functional circuit block of the wireless base station unit 4, the EPC function unit 3, the router 8, and the relay wireless communication unit 9, and a power supply circuit unit 22 that converts the input voltage from the secondary battery module 21 into a drive voltage for each functional circuit block and outputs it are integrally assembled in a portable housing 23. This allows the wireless communication unit 1 to autonomously obtain a drive power supply voltage from the secondary battery module 21, and can be used without problems even in installation locations where external power supply voltages such as commercial AC cannot be used (for example, at sea). The portable housing 23 is a box-shaped body made of metal or reinforced resin, and in the example shown in FIG. 3, casters 24C are provided on the bottom of the portable housing 23 and a handle 24 for pushing is provided on the back for ease of transportation or movement.

放電により二次電池モジュール21の出力電圧が下がった場合は、可搬型筐体23から二次電池モジュール21を取り外し、例えば図示しない商用交流電源や自家発電装置に接続された専用の充電器に装着して充電することが可能である。また、電源回路部22は、上記商用交流や移動体に設けられた集中電源部などの外部電源電圧も受電できるようになっており、上記駆動電源電圧に変換出力が可能である。さらに、当該外部電源電圧により二次電池モジュール21の充電を実行できるように構成することもできる。例えば電源回路部22が商用交流等から受電している状態で、停電により該受電が途絶えた場合は二次電池モジュール21からの受電に切り替えることで、無線通信ユニット1の動作が継続可能となるように構成することもできる。 When the output voltage of the secondary battery module 21 drops due to discharge, the secondary battery module 21 can be removed from the portable housing 23 and charged by attaching it to a dedicated charger connected to, for example, a commercial AC power source or a private power generation device (not shown). The power supply circuit unit 22 can also receive external power supply voltages such as the above-mentioned commercial AC or a centralized power supply unit provided in a mobile object, and can convert and output the above-mentioned driving power supply voltage. Furthermore, it can be configured so that the secondary battery module 21 can be charged by the external power supply voltage. For example, when the power supply circuit unit 22 is receiving power from commercial AC or the like and the power reception is interrupted due to a power outage, it can be configured so that the operation of the wireless communication unit 1 can be continued by switching to receiving power from the secondary battery module 21.

次に、図4は、UE(移動端末)5の電気的構成の一例を示すブロック図である。UE5はマイコン100を処理主体として備えたスマートフォンとして構成されている。マイコン100は、CPU101、プログラム実行領域となるRAM102、ROM103、入出力部104及びそれらを相互に接続するバス106等からなる。また、バス106にはフラッシュメモリ105が接続され、ここにUE5の動作環境を構築するためのOS(図示せず)と、端末アプリ105b等がインストールされている。 Next, FIG. 4 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of UE (mobile terminal) 5. UE 5 is configured as a smartphone equipped with a microcomputer 100 as a processing main body. Microcomputer 100 is composed of a CPU 101, RAM 102 which serves as a program execution area, ROM 103, input/output unit 104, and bus 106 which interconnects them. In addition, flash memory 105 is connected to bus 106, in which an OS (not shown) for constructing the operating environment of UE 5, terminal application 105b, etc. are installed.

また、入出力部104にはグラフィックコントローラ1091を介してモニタ109が接続されている。モニタ109には入力部をなすタッチパネル110が重ね合わされ、モニタ109に表示形成される種々のソフト操作部(ボタンやアイコンなど)と協働して、UE5の動作制御に必要な種々の情報入力がなされるようになっている。タッチパネル110はタッチパネルコントローラ1101を介して入出力部104に接続されている。入出力部104には静止画ないし動画を撮影するためのカメラ111が接続されている。さらに、バス106には無線通信部112が接続されている。UE5は該無線通信部112にて、図3の無線通信ユニット1の無線基地局部4と端末無線ベアラ57を介して無線接続される。 The input/output unit 104 is also connected to a monitor 109 via a graphic controller 1091. A touch panel 110, which constitutes an input unit, is superimposed on the monitor 109, and various information required for controlling the operation of the UE 5 is input in cooperation with various software operation units (such as buttons and icons) displayed on the monitor 109. The touch panel 110 is connected to the input/output unit 104 via a touch panel controller 1101. A camera 111 for taking still or moving images is connected to the input/output unit 104. Furthermore, a wireless communication unit 112 is connected to the bus 106. The UE 5 is wirelessly connected to the wireless base station unit 4 of the wireless communication unit 1 in FIG. 3 via a terminal wireless bearer 57 via the wireless communication unit 112.

次に、図8は、LTEシステムにおける下りリンクのチャネルマッピングを示す。ここでは、論理チャネル(Downlink Logical Channel)、トランスポートチャネル(Downlink Transport Channel)及び物理チャネル(Downlink Physical Channel)相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。
・DTCH(Dedicated Traffic Channel:専用トラフィックチャネル)は、データの送信のための個別論理チャネルである。DTCHは、トランスポートチャネルであるDLSCH(Downlink Shared Channel:下りシェアドチャネル)にマッピングされる。
Next, Fig. 8 shows downlink channel mapping in the LTE system. Here, the mapping relationship between the logical channel (Downlink Logical Channel), the transport channel (Downlink Transport Channel), and the physical channel (Downlink Physical Channel) is shown. Each will be described in order below.
- DTCH (Dedicated Traffic Channel) is a dedicated logical channel for the transmission of data. DTCH is mapped to the transport channel DLSCH (Downlink Shared Channel).

・DCCH(Dedicated Control Channel:専用制御チャネル):UE5とネットワークとの間の個別制御情報を送信するための論理チャネルである。DCCHは、UE5及び中継無線通信部9が無線基地局部4とRRC接続を有する場合に用いられる。DCCHは、DLSCHにマッピングされる。
・CCCH(Common Control Channel:共通制御チャネル):UE5及び中継無線通信部9と無線基地局部4との間の送信制御情報のための論理チャネルである。CCCHは、UE5及び中継無線通信部9が無線基地局部4との間でRRC接続を有していない場合に用いられる。CCCHは、DLSCHにマッピングされる。
DCCH (Dedicated Control Channel): A logical channel for transmitting individual control information between the UE 5 and the network. The DCCH is used when the UE 5 and the relay wireless communication unit 9 have an RRC connection with the wireless base station unit 4. The DCCH is mapped to the DLSCH.
CCCH (Common Control Channel): A logical channel for transmission control information between the UE 5 and the relay wireless communication unit 9 and the wireless base station unit 4. The CCCH is used when the UE 5 and the relay wireless communication unit 9 do not have an RRC connection with the wireless base station unit 4. The CCCH is mapped to the DLSCH.

・BCCH(Broadcast Control Channel:放送制御チャネル):システム情報配信のための論理チャネルである。BCCHは、トランスポートチャネルであるBCH(Broadcast Channel、放送チャネル)又はDLSCHにマッピングされる。
・PCCH(Paging Control Channel:ページング制御チャネル):ページング情報、及びシステム情報変更を通知するための論理チャネルである。PCCHは、トランスポートチャネルであるPCH(Paging Channel:ページングチャネル)にマッピングされる。
BCCH (Broadcast Control Channel): A logical channel for distributing system information. The BCCH is mapped to the BCH (Broadcast Channel) or DLSCH, which are transport channels.
PCCH (Paging Control Channel): A logical channel for reporting paging information and changes in system information. The PCCH is mapped to the Paging Channel (PCH), which is a transport channel.

また、トランスポートチャネルと物理チャネルとの間のマッピング関係は以下の通りである。
・DLSCH及びPCH:PDSCH(Physical Downlink Shared Channel:物理下りシェアドチャネル)にマッピングされる。DLSCHは、HARQ、リンクアダプテーション、及び動的リソース割当をサポートする。
・BCH:PBCH(Physical Broadcast Channel:物理ブロードキャストチャネル)にマッピングされる。
Moreover, the mapping relationship between the transport channels and the physical channels is as follows:
DLSCH and PCH: Mapped to the Physical Downlink Shared Channel (PDSCH). DLSCH supports HARQ, link adaptation and dynamic resource allocation.
- BCH: Mapped to PBCH (Physical Broadcast Channel).

次に、図9は、LTEシステムにおける上りリンクのチャネルマッピングを示す。図8と同様に、論理チャネル(Downlink Logical Channel)、トランスポートチャネル(Downlink Transport Channel)及び物理チャネル(Downlink Physical Channel)相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。 Next, Figure 9 shows uplink channel mapping in an LTE system. As with Figure 8, it shows the mapping relationship between the logical channel (Downlink Logical Channel), the transport channel (Downlink Transport Channel), and the physical channel (Downlink Physical Channel). Each will be explained in order below.

・CCCH(Common Control Channel:共通制御チャネル):UE5及び中継無線通信部9とEPC機能部3との間の制御情報を送信するために使用される論理チャネルであり、EPC機能部3と無線リソース制御(RRC:Radio Resource Control)接続を有していないUE5によって使用される。
・DCCH(Dedicated Control Channel:専用制御チャネル):1対1(point-to-point)の双方向の論理チャネルであり、UE5及び中継無線通信部9とEPC機能部3と間で個別の制御情報を送信するために利用するチャネルである。専用制御チャネルDCCHは、RRC接続を有しているUE5によって使用される。
・DTCH(Dedicated Traffic Channel:専用トラフィックチャネル):1対1の双方向論理チャネルであり、特定のUE又は中継無線通信部専用のチャネルであって、ユーザ情報の転送のために利用される。
CCCH (Common Control Channel): A logical channel used to transmit control information between the UE 5 and the relay wireless communication unit 9 and the EPC function unit 3, and is used by a UE 5 that does not have a Radio Resource Control (RRC) connection with the EPC function unit 3.
DCCH (Dedicated Control Channel): A point-to-point bidirectional logical channel used to transmit individual control information between the UE 5 and the relay radio communication unit 9 and the EPC function unit 3. The dedicated control channel DCCH is used by the UE 5 having an RRC connection.
- DTCH (Dedicated Traffic Channel): A one-to-one bidirectional logical channel that is dedicated to a specific UE or relay radio communication unit and is used for the transfer of user information.

・ULSCH(Uplink Shared Channel:上りリンク共用チャネル):HARQ)、動的適応無線リンク制御、間欠送信(DTX:Discontinuous Transmission)がサポートされるトランスポートチャネルである。
・RACH(Random Access Channel:ランダムアクセスチャネル):制限された制御情報が送信されるトランスポートチャネルである。
ULSCH (Uplink Shared Channel): A transport channel that supports HARQ, dynamic adaptive radio link control, and discontinuous transmission (DTX).
RACH (Random Access Channel): A transport channel on which restricted control information is transmitted.

・PUCCH(Physical Uplink Control Channel:物理上りリンク制御チャネル):下りリンクデータに対する応答情報(ACK(Acknowledge)/NACK(Negative acknowledge))、下りリンクの無線品質情報、および、上りリンクデータの送信要求(スケジューリングリクエスト:Scheduling Request:SR)を無線基地局部4に通知するために使用される物理チャネルである。
・PUSCH(Physical Uplink Shared Channel:物理上りリンク共用チャネル):上りリンクデータを送信するために使用される物理チャネルである。
・PRACH(Physical Random Access Channel:物理ランダムアクセスチャネル):主にUE5から無線基地局部4への送信タイミング情報(送信タイミングコマンド)を取得するためのランダムアクセスプリアンブル送信に使用される物理チャネルである。ランダムアクセスプリアンブル送信はランダムアクセス手順の中で行なわれる。
PUCCH (Physical Uplink Control Channel): A physical channel used for notifying the radio base station unit 4 of response information (ACK (Acknowledge)/NACK (Negative acknowledge)) to downlink data, downlink radio quality information, and a request to transmit uplink data (Scheduling Request: SR).
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel): A physical channel used to transmit uplink data.
PRACH (Physical Random Access Channel): A physical channel mainly used for transmitting a random access preamble for acquiring transmission timing information (transmission timing command) from the UE 5 to the radio base station unit 4. The random access preamble transmission is performed in the random access procedure.

図9に示すように、上りリンクでは、次のようにトランスポートチャネルと物理チャネルのマッピングが行われる。上りリンク共用チャネルULSCHは、物理上りリンク共用チャネルPUSCHにマッピングされる。ランダムアクセスチャネルRACHは、物理ランダムアクセスチャネルPRACHにマッピングされる。物理上りリンク制御チャネルPUCCHは、物理チャネル単独で使用される。また、共通制御チャネルCCCH、専用制御チャネルDCCH、専用トラフィックチャネルDTCHは、上りリンク共用チャネルULSCHにマッピングされる。 As shown in FIG. 9, in the uplink, transport channels and physical channels are mapped as follows: The uplink shared channel ULSCH is mapped to the physical uplink shared channel PUSCH. The random access channel RACH is mapped to the physical random access channel PRACH. The physical uplink control channel PUCCH is used as a physical channel alone. In addition, the common control channel CCCH, the dedicated control channel DCCH, and the dedicated traffic channel DTCH are mapped to the uplink shared channel ULSCH.

LTEシステムの下りリンクにおいては、UE5及び中継無線通信部9は無線基地局部4に対してOFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、直交周波数分割多重)アクセス(OFDMA)により無線接続する。OFDMA方式は、周波数分割多重と時間分割多重とを複合させた二次元の多重化アクセス方式として特徴づけられる。具体的には、直交する周波数軸と時間軸のサブキャリアを分割してUE5に割り振り、各サブキャリアの信号がゼロ(0点)になるように、周波数軸上で直交するサブキャリアを分割する。サブキャリアを分割して周波数軸上に割り当てることにより、あるサブキャリアがフェージングの影響を受けても影響のない別のサブキャリアを選択することができるので、ユーザは無線環境に応じてより良好なサブキャリアを使用でき、無線品質を維持できる利点が生ずる。 In the downlink of the LTE system, the UE 5 and the relay wireless communication unit 9 wirelessly connect to the wireless base station unit 4 by using Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) access (OFDMA). The OFDMA method is characterized as a two-dimensional multiplexing access method that combines frequency division multiplexing and time division multiplexing. Specifically, subcarriers on the orthogonal frequency axis and time axis are divided and allocated to the UE 5, and the orthogonal subcarriers on the frequency axis are divided so that the signal of each subcarrier becomes zero (0 point). By dividing the subcarriers and allocating them on the frequency axis, it is possible to select another subcarrier that is not affected even if a certain subcarrier is affected by fading, so that the user can use a better subcarrier according to the wireless environment, and the wireless quality can be maintained.

そして、OFDMA方式においては、周波数軸と時間軸とが張る仮想平面上で定義されるリソースブロック(Resource Block:以下、RBともいう)が無線リソースとして採用される。RBは図10に示すように、上記平面を180kHz/0.5msecでマトリックスに区切ったブロックとして定義され、各ブロックは周波数軸上では15kHz間隔で隣接する12個のサブキャリアを、時間軸上ではフレームの1スロット分(7シンボル)を含む。このRBは時間軸上で隣接する2つ(1msec)を1組としてUE5及び中継無線通信部9に割り当てられる。他方、LTEシステムの上りリンクにおいても、SC-FDM(Single Career Frequency-Division Multiplexing)アクセス(SC-FDMA)が採用される点を除き、同様の概念のリソースブロックが無線リソースとして用いられる。OFDMAでは1つのリソースブロックが周波数軸上で12のサブキャリア(帯域幅:15kHz)に分割されるのに対し、SC-FDMAはサブキャリアへの分割がなされないシングルキャリア方式である。 In the OFDMA system, resource blocks (hereinafter also referred to as RBs) defined on a virtual plane spanned by a frequency axis and a time axis are adopted as radio resources. As shown in FIG. 10, RBs are defined as blocks obtained by dividing the above plane into a matrix of 180 kHz/0.5 msec, and each block includes 12 adjacent subcarriers spaced 15 kHz apart on the frequency axis and one slot (7 symbols) of a frame on the time axis. Two adjacent RBs (1 msec) on the time axis are assigned to the UE 5 and the relay radio communication unit 9 as a set. On the other hand, in the uplink of the LTE system, resource blocks of a similar concept are used as radio resources, except that SC-FDM (Single Carrier Frequency-Division Multiplexing) access (SC-FDMA) is adopted. In OFDMA, one resource block is divided into 12 subcarriers (bandwidth: 15 kHz) on the frequency axis, whereas SC-FDMA is a single-carrier method in which no division into subcarriers occurs.

3GPP仕様の無線通信方式においては、該3GPPに規定された複数の周波数バンドのいずれが割り当てられる。この割り当てられる周波数バンドは、通信方式によって相違し、例えばLTEバンドとしてはバンド1、3、6、8、11、18、19、21、26、28、41及び42が使用されている。いずれのバンドも、予め定められた帯域幅の複数の周波数チャネルに分割され、EPC機能部3は、図2の無線リンク55及び端末無線ベアラ57を、予め定められた周波数チャネルを選択して構築することとなる。すなわち、下流ノードユニット間チャネル、上流ノードユニット間チャネル及び端末側チャネルは、各々3GPPに規定される複数のバンドのいずれかに属する周波数チャネルとして設定される。 In a wireless communication method according to the 3GPP specifications, one of the multiple frequency bands defined in the 3GPP is assigned. The assigned frequency band differs depending on the communication method. For example, bands 1, 3, 6, 8, 11, 18, 19, 21, 26, 28, 41, and 42 are used as LTE bands. Each band is divided into multiple frequency channels of a predetermined bandwidth, and the EPC function unit 3 selects a predetermined frequency channel to construct the wireless link 55 and terminal wireless bearer 57 in FIG. 2. In other words, the downstream node unit channel, the upstream node unit channel, and the terminal side channel are each set as a frequency channel belonging to one of the multiple bands defined in 3GPP.

図11の実施形態において、EPC機能部3は、(下流)無線リンク55の設定周波数チャネルを、予め定められた特定の1つの周波数チャネルである(下流)ユニット間チャネルに固定設定する。また、端末無線ベアラ57の設定周波数チャネルである端末側チャネルについては、(下流)ユニット間チャネルと同一の周波数チャネルに設定される。つまり、EPC機能部3は、直下の無線基地局部4に対し、下流側の無線通信ユニット1の中継無線通信部9と移動端末5に対し同一の周波数チャネルを設定する。 In the embodiment of FIG. 11, the EPC function unit 3 fixes the setting frequency channel of the (downstream) radio link 55 to a (downstream) inter-unit channel, which is a specific predetermined frequency channel. In addition, the terminal side channel, which is the setting frequency channel of the terminal radio bearer 57, is set to the same frequency channel as the (downstream) inter-unit channel. In other words, the EPC function unit 3 sets the same frequency channel for the relay radio communication unit 9 of the downstream radio communication unit 1 and the mobile terminal 5 with respect to the radio base station unit 4 directly below.

また、図11において、無線通信ユニット1(A)のセル、無線通信ユニット1(B)のセル及び無線通信ユニット1(C)のセルは互いに重なりを生じている。この場合、例えば無線通信ユニット1(B)から見て上流及び下流の無線通信ユニット1(A),1(C)を接続する無線リンク55(A),(B)のユニット間チャネルは、これを互いに異なる周波数チャネルに設定することで、無線リンク55(A),(B)の構築に際して、これに関与する、互いに一部重なる複数のセルの間での電波干渉を効果的に防止することができる。 In addition, in FIG. 11, the cell of wireless communication unit 1(A), the cell of wireless communication unit 1(B), and the cell of wireless communication unit 1(C) overlap each other. In this case, for example, by setting the inter-unit channels of wireless links 55(A) and (B) connecting wireless communication units 1(A) and 1(C) upstream and downstream from wireless communication unit 1(B) to different frequency channels, radio interference between the multiple overlapping cells involved in the construction of wireless links 55(A) and (B) can be effectively prevented.

より具体的には、無線通信ユニット1(A)~1(C)の各EPC機能部3は、(上流)無線リンクが構築される際に、下流ノードユニット間チャネルを、上流無線リンクに対して設定される上流ノードユニット間チャネルと異なる周波数チャネルに設定する一方、端末用チャネル群については、下流ノードユニット間チャネル及び上流ノードユニット間チャネルとのいずれとも異なる周波数チャネル群として設定している。例えば、無線通信ユニット1(B)に着目してみた場合、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、上流無線リンク55(B)に対して設定される上流ノードユニット間チャネルを例えばCH2に設定する。一方、無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は、該無線通信ユニット1(A)から見た上流無線リンク55(A)(無線通信ユニット1(B)から見れば下流無線リンクである)に対して設定される上流ノードユニット間チャネル(無線通信ユニット1(B)から見れば下流ノードユニット間チャネルである)を、上記CH2と相違するCH1に設定するのである。このとき、下流ノードユニット間チャネルCH1と上流ノードユニット間チャネルCH2とを同一バンド内の互いに異なる周波数チャネルとして設定することで、無線リンクを構築するための無線基地局部4及び中継無線通信部9のハードウェアを、単一バンド仕様にて簡便に構成できる利点が生ずる。 More specifically, when an (upstream) wireless link is constructed, the EPC function unit 3 of each of the wireless communication units 1(A) to 1(C) sets the downstream node unit inter-channel to a frequency channel different from the upstream node unit inter-channel set for the upstream wireless link, while the terminal channel group is set as a frequency channel group different from both the downstream node unit inter-channel and the upstream node unit inter-channel. For example, when focusing on the wireless communication unit 1(B), the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1(B) sets the upstream node unit inter-channel set for the upstream wireless link 55(B) to, for example, CH2. On the other hand, the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1(A) sets the upstream node unit inter-channel (the downstream node unit inter-channel as seen from the wireless communication unit 1(B)) set for the upstream wireless link 55(A) as seen from the wireless communication unit 1(A) (the downstream wireless link as seen from the wireless communication unit 1(B)) to CH1, which is different from the above CH2. In this case, by setting the downstream node unit channel CH1 and the upstream node unit channel CH2 as different frequency channels within the same band, the hardware of the wireless base station unit 4 and the relay wireless communication unit 9 for establishing a wireless link can be easily configured with single-band specifications.

また、端末側チャネルについては、上記同一バンドに属する周波数チャネルのうち、下流ノードユニット間チャネルと同一のチャネルに設定される。例えば、図11の無線ネットワークシステム全体に1つのバンドのみが割り当てられている場合、端末側チャネルは、同一バンドに属する周波数チャネルのうち、下流ノードユニット間チャネルと同一のチャネルを設定することで、端末無線ベアラ構築も含めて無線基地局部4及び中継無線通信部9のハードウェアの単一バンド仕様化を図ることができ、装置構成の簡略化に寄与する。なお、端末側チャネルは、下流ノードユニット間チャネル及び上流ノードユニット間チャネルとして設定されるもの以外の残余の周波数チャネルから切り替え可能に選択してもよい。 The terminal side channel is set to the same channel as the downstream node unit channel among the frequency channels belonging to the same band. For example, when only one band is assigned to the entire wireless network system of FIG. 11, the terminal side channel is set to the same channel as the downstream node unit channel among the frequency channels belonging to the same band, thereby enabling the hardware of the wireless base station unit 4 and the relay wireless communication unit 9 to be specified in a single band, including the construction of the terminal wireless bearer, which contributes to simplifying the device configuration. The terminal side channel may be switchably selected from the remaining frequency channels other than those set as the downstream node unit channel and the upstream node unit channel.

また、本実施形態では、上記の同一バンドとして、3GPPに規定されたバンド28が採用されている。バンド28は、地上波アナログテレビ放送の停波にともない空きを生じたVHF帯(700MHz帯)に設定されている。バンド28は低周波数帯のため通信速度が幾分遅い関係上、都市部など端末加入者の多いエリア等での採用が積極的に進められておらず、電波リソースの利用状況がそれほどひっ迫していないためスムーズな接続が期待できる。また、低周波数帯であるということは、電波の遠方到達性に優れ、1つの無線通信ユニットのセルカバレッジの拡大を図ることができる。また、地下や障害物があっても繋がりやすい特性を有し、例えば海上や鉱山などで本発明の無線ネットワークシステムを構築する上でも好適であるといえる。 In this embodiment, band 28 defined by 3GPP is used as the same band. Band 28 is set in the VHF band (700 MHz band) that became available following the termination of terrestrial analog television broadcasting. Band 28 is a low frequency band, so the communication speed is somewhat slow, and therefore it has not been actively adopted in areas with many terminal subscribers, such as urban areas, and the utilization situation of radio wave resources is not so tight, so smooth connection can be expected. In addition, being a low frequency band, it has excellent radio wave long-distance reach, and it is possible to expand the cell coverage of one wireless communication unit. In addition, it has the characteristic of being easy to connect even underground or in the presence of obstacles, and it can be said that it is suitable for constructing the wireless network system of the present invention, for example, at sea or in a mine.

次に、本発明の無線ネットワークシステムにおいて、図11のごとく隣接する無線リンク55(A),55(B)のユニット間チャネル設定を互いに異ならせるための具体的な手法としては、例えば無線リンク55(A),55(B)経由して、各無線通信ユニット1(A)~1(C)が前述の連携報知パケットの送受信によりユニット間チャネル情報を共有化することにより行なうことができる。 Next, in the wireless network system of the present invention, a specific method for making the inter-unit channel settings of adjacent wireless links 55(A) and 55(B) different from each other as shown in FIG. 11 can be achieved by, for example, each wireless communication unit 1(A)-1(C) sharing inter-unit channel information by sending and receiving the above-mentioned link notification packet via wireless links 55(A) and 55(B).

また、無線ネットワークシステムに参加する無線通信ユニットの上限数が定められている場合には、例えば図11において個々の無線通信ユニット1(A)~1(C)に付与されるノードアドレスの組み合わせに応じて、割り振るべきユニット間チャネルの種別をチャネルマップの形で一律に定め、このチャネルマップを個々の無線通信ユニットのEPC機能部3に組み込んでおくことが、処理のさらなる簡略化を図るうえで有効である。各EPC機能部3はチャネルマップを参照することで、隣接する無線リンクのユニット間チャネルが異なるものとなるように設定とすることが可能となる。この場合、EPC機能部1は、下流ノードユニット間チャネルとして選択可能な周波数チャネル群と、接続先となる下流中継無線通信部のノードアドレスとの対応関係を示すチャネルマップを記憶するチャネルマップ記憶部を有し、下流中継無線通信部からのアタッチ要求を受けるに伴い、該下流中継無線通信部のノードアドレスを取得するとともに、取得したノードアドレスに対応する周波数チャネルをチャネルマップ上にて特定し、特定された該周波数チャネルを下流ノードユニット間チャネルとして設定するように動作する。 In addition, when the upper limit number of wireless communication units participating in the wireless network system is set, for example, in FIG. 11, it is effective to uniformly determine the type of inter-unit channel to be allocated in the form of a channel map according to the combination of node addresses assigned to each wireless communication unit 1 (A) to 1 (C) and incorporate this channel map into the EPC function unit 3 of each wireless communication unit in order to further simplify the processing. Each EPC function unit 3 can set the inter-unit channels of adjacent wireless links to be different by referring to the channel map. In this case, the EPC function unit 1 has a channel map storage unit that stores a channel map indicating the correspondence between the frequency channel group that can be selected as the downstream node unit channel and the node address of the downstream relay wireless communication unit to which it is connected, and when it receives an attach request from the downstream relay wireless communication unit, it acquires the node address of the downstream relay wireless communication unit, identifies the frequency channel corresponding to the acquired node address on the channel map, and operates to set the identified frequency channel as the downstream node unit channel.

図12は、チャネルマップ305gの一例を示す。該チャネルマップ305gにおいては、システム構築に参加する無線通信ユニット1の数が4つであり、それぞれユニット特定情報MID01~MID04が付与されている。そして、それらユニット特定情報の組み合わせに応じ、対応する無線通信ユニットの間に設定するユニット間チャネルのチャネル番号が重複を生じないように定められている。ユニット特定情報は、無線通信ユニット1の認証情報IMSI(International Mobile Subscriber Identity)であってもよいし、ノードアドレスであってもよい。 Figure 12 shows an example of a channel map 305g. In this channel map 305g, there are four wireless communication units 1 participating in the system construction, each of which is assigned unit identification information MID01 to MID04. Depending on the combination of unit identification information, the channel numbers of the inter-unit channels set between the corresponding wireless communication units are determined so as not to overlap. The unit identification information may be the authentication information IMSI (International Mobile Subscriber Identity) of the wireless communication unit 1, or it may be a node address.

以下、中継無線通信部9とUE5のアタッチシーケンスの流れについて、図16及び図17を用いて説明する。図16は中継無線通信部9のアタッチシーケンスを示す。TS1では中継無線通信部9から無線基地局部(eNodeB)4を経由してMME2に対し、アタッチ要求が出される。このとき、中継無線通信部9は、認証用のIMSIを送信する。MME2はこれを受け、TS2にてS-GW6に対しベアラ設定要求を送信する。S-GW6はTS3にて、P-GW7との間でS5インターフェース上に物理回線のベアラ設定処理を実行する。ベアラが設定されればS-GW6はTS4にてMME2に、ベアラ設定応答を送信する。 The flow of the attach sequence between the relay wireless communication unit 9 and the UE 5 will be described below with reference to Figs. 16 and 17. Fig. 16 shows the attach sequence of the relay wireless communication unit 9. In TS1, an attach request is issued from the relay wireless communication unit 9 to the MME 2 via the wireless base station unit (eNodeB) 4. At this time, the relay wireless communication unit 9 transmits an IMSI for authentication. In response to this, the MME 2 transmits a bearer setting request to the S-GW 6 in TS2. In TS3, the S-GW 6 executes bearer setting processing for a physical line on the S5 interface with the P-GW 7. Once the bearer is set, the S-GW 6 transmits a bearer setting response to the MME 2 in TS4.

MME2は、TS5にて要求元ユニットに対応する無線通信チャネルをチャネルマップ305g(図12)上で検索する。そして、TS6で、無線ベアラ設定要求(アタッチ受入れ)を無線基地局部4に設定チャネル番号とともに通知する。これを受けた無線基地局部4はTS7にて設定するべき無線ベアラ(無線リンク)の設定チャネル番号を含むMIB(Master Information Block)を中継無線通信部9に送信する。 The MME2 searches for the wireless communication channel corresponding to the requesting unit on the channel map 305g (FIG. 12) in TS5. Then, in TS6, it notifies the wireless base station unit 4 of a wireless bearer setting request (attach acceptance) together with the setting channel number. In response to this, the wireless base station unit 4 transmits to the relay wireless communication unit 9 in TS7 a MIB (Master Information Block) including the setting channel number of the wireless bearer (wireless link) to be set.

TS8にて中継無線通信部9はユニット間チャネルを、受信したMIBに含まれる設定チャネル番号に固定設定し、設定完了を返信する。これを受け、TS9にて無線基地局部4はセッション開始要求(タッチ受入れ)を中継無線通信部9に通知する。TS10にて中継無線通信部9は無線リンクを設定し、セッション開始応答を無線基地局部4に返す。TS11にて、無線基地局部4は、セッション開始応答をMME2に通知する。 At TS8, the relay wireless communication unit 9 sets the inter-unit channel to a fixed channel number included in the received MIB and replies with a notification that the setting is complete. In response, at TS9, the wireless base station unit 4 notifies the relay wireless communication unit 9 of a session start request (touch acceptance). At TS10, the relay wireless communication unit 9 sets a wireless link and returns a session start response to the wireless base station unit 4. At TS11, the wireless base station unit 4 notifies the MME 2 of the session start response.

一方、図17はUE5(移動端末)のアタッチシーケンスを示す。TS11’ではUE5から無線基地局部(eNodeB)4を経由してMME2に対し、アタッチ要求が出される。このとき、要求元に無線通信ユニットのIMSIを送信する。MME2はこれを受け、TS12にてS-GW6に対しベアラ設定要求を送信する。S-GW6はTS13にて、P-GW7との間でS5インターフェース上に物理回線のベアラ設定処理を実行する。ベアラが設定されればS-GW6はTS14にてMME2に、ベアラ設定応答を送信する。 Meanwhile, Figure 17 shows the attach sequence of UE5 (mobile terminal). In TS11', UE5 issues an attach request to MME2 via wireless base station unit (eNodeB) 4. At this time, the IMSI of the wireless communication unit is transmitted to the request source. MME2 receives this and transmits a bearer setting request to S-GW6 in TS12. S-GW6 executes bearer setting processing of a physical line on the S5 interface with P-GW7 in TS13. Once the bearer is set, S-GW6 transmits a bearer setting response to MME2 in TS14.

MME2は、図13の処理に従い、端末無線ベアラ群として使用可能な設定チャネル番号を決定する。そして、TS16で、無線ベアラ設定要求(アタッチ受入れ)を無線基地局部4に決定した設定チャネル番号とともに通知する。これを受けた無線基地局部4はTS17にて設定するべき無線ベアラ(無線リンク)の設定チャネル番号を含むMIB(Master Information Block)をUE5に送信する。 The MME2 determines the setting channel number that can be used as the terminal radio bearer group according to the process in FIG. 13. Then, in TS16, it notifies the radio base station unit 4 of a radio bearer setting request (attach acceptance) together with the determined setting channel number. In response to this, in TS17, the radio base station unit 4 transmits to the UE5 a MIB (Master Information Block) including the setting channel number of the radio bearer (radio link) to be set.

TS18にてUE5は端末側チャネルを、受信したMIBに含まれる設定チャネル番号に設定し、設定完了を返信する。これを受け、TS19にて無線基地局部4はセッション開始要求(アタッチ受入れ)をUE5に通知する。TS20にてUE5は端末側無線ベアラを設定し、セッション開始応答を無線基地局部4に返す。TS21にて、無線基地局部4は、セッション開始応答をMME2に通知する。上記のように、UE5のアタッチシーケンスと中継無線通信部9のアタッチシーケンスとは、周波数チャネル設定の内容を除き、基本的に同一の手順に従い実行されている。 At TS18, UE5 sets the terminal-side channel to the setting channel number included in the received MIB and replies with a notification that the setting is complete. In response, at TS19, the radio base station unit 4 notifies UE5 of a session start request (attach acceptance). At TS20, UE5 sets a terminal-side radio bearer and returns a session start response to the radio base station unit 4. At TS21, the radio base station unit 4 notifies MME2 of the session start response. As described above, the attach sequence of UE5 and the attach sequence of relay radio communication unit 9 are executed according to basically the same procedure, except for the contents of the frequency channel setting.

LTEシステムにおいては、上記設定チャネル番号などの報知情報の送信量を運用・環境ごとに柔軟に変更するために、PBCHを用いた固定的な報知情報リソースと、PDSCHを用いた可変的に使用できる無線リソースとが組み合わせて使用される。ここで固定的なリソースであるPBCHを用いるのは、UE5(中継無線通信部9)が最初に取得する情報として報知情報が定められており、UE5(中継無線通信部9)が無線基地局部(eNodeB)4からの通知を受けることなしに受信できる必要があるためである。UE5は固定的なリソースであるPBCHを最初に受信し、PBCHからPDSCHを受信するための最低限の情報を得て、その情報をもとにPDSCHにて送られる報知情報を読むようにしている。PDSCHはRB単位で割り当て可能な可変リソースであるため、PDSCHにて送信する報知情報の量は可変である。これにより報知情報に使用するリソース量の変更が実現され、ネットワーク運用や環境により異なる報知情報量に応じた無線リソースの割り当てが可能となる。 In the LTE system, in order to flexibly change the amount of broadcast information such as the above-mentioned setting channel number for each operation and environment, a fixed broadcast information resource using PBCH and a variably usable radio resource using PDSCH are used in combination. The reason why the fixed resource PBCH is used here is because the broadcast information is defined as the information that the UE 5 (relay radio communication unit 9) acquires first, and the UE 5 (relay radio communication unit 9) needs to be able to receive it without receiving a notification from the radio base station unit (eNodeB) 4. The UE 5 first receives the fixed resource PBCH, obtains the minimum information required to receive the PDSCH from the PBCH, and reads the broadcast information sent on the PDSCH based on that information. Since the PDSCH is a variable resource that can be assigned in RB units, the amount of broadcast information transmitted on the PDSCH is variable. This realizes the change of the amount of resources used for broadcast information, and makes it possible to assign radio resources according to the amount of broadcast information that differs depending on the network operation and environment.

そして、このPBCHにより送信される報知情報のうち上記のMIBは、無線フレームの先頭(すなわち、サブフレーム番号=0)で送信されるものであり、時間リソース及び周波数リソースが常に固定された形で割り当てられる。その送信情報は、通常は、例えばPDSCHにより他の報知情報(例えばSIB(System Information Block))を受信するための情報、及び無線フレーム番号(SFN : System Frame Number)などである。しかし、本実施形態では、このMIBを利用して、無線基地局部4はUE5(中継無線通信部9)に対し、端末無線ベアラあるいは無線リンクのチャネル情報を配信する。MIBのサイズは24ビットに固定されているが、そのうちの10ビットは予備領域となっているので、例えばこの予備領域を利用して上記無線ベアラの設定チャネル情報を組み込むことが可能である。 The above-mentioned MIB, among the broadcast information transmitted by this PBCH, is transmitted at the beginning of the radio frame (i.e., subframe number = 0), and time resources and frequency resources are always assigned in a fixed form. The transmitted information is usually, for example, information for receiving other broadcast information (e.g., SIB (System Information Block)) by PDSCH, and the radio frame number (SFN: System Frame Number), etc. However, in this embodiment, the radio base station unit 4 uses this MIB to distribute terminal radio bearer or radio link channel information to the UE 5 (relay radio communication unit 9). The size of the MIB is fixed at 24 bits, but 10 bits of that are reserved, so it is possible to incorporate the setting channel information of the above-mentioned radio bearer by using this reserved area, for example.

図18は、同じ無線通信ユニット1に接続するUE5(UE(I)及びUE(II))間のIPパケットの伝送処理の流れを示すものである。U1及びU2は図15により説明済みのアタッチシーケンスであり、端末無線ベアラが構築される。U3でUE(I)からIPパケットが無線基地局部4に向け上りパケットとして送出される。無線基地局部4がこれをEPC機能部3に転送する。EPC機能部3では、自ノードユニット1(A)に接続中のいずれかのUEのIPアドレスが、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスと一致しているか否かを確認する。図18の場合、UE(II)のIPアドレスがこれに該当することとなり、D1にて該IPパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部4に折り返し転送する。無線基地局部4はこれを受け取ってUE(II)に転送し、処理は完了する。 Figure 18 shows the flow of IP packet transmission processing between UE5 (UE(I) and UE(II)) connected to the same wireless communication unit 1. U1 and U2 are the attach sequences already explained in Figure 15, and a terminal wireless bearer is constructed. At U3, an IP packet is sent from UE(I) to the wireless base station unit 4 as an uplink packet. The wireless base station unit 4 transfers this to the EPC function unit 3. The EPC function unit 3 checks whether the IP address of any UE connected to its own node unit 1(A) matches the destination address recorded in the header of the received IP packet. In the case of Figure 18, the IP address of UE(II) corresponds to this, and at D1, the IP packet is transferred back to the subordinate wireless base station unit 4 as a downlink packet. The wireless base station unit 4 receives this and transfers it to UE(II), completing the process.

図19は、図11において、無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(A)と、隣接する無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(B)と間のIPパケットの伝送処理の流れを示すものである。U1~U3までの処理は図18と同じである。U3において無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は、図13のルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットの送信先アドレスが、自ノードユニット1(A)に接続中のいずれのUEのIPアドレスとも一致しないことを確認するとともに、該送信先アドレスが上流ルート及び下流ルートのいずれに存在するかを確認する。例えば、送信先アドレスが上流ルート側に存在する場合は、U4にてそのIPパケットを、無線リンク55(A)により上流側の無線通信ユニット1(B)に転送する。無線通信ユニット1(B)では、このIPパケットを受け取り、同様に自ノードユニット1(B)に接続中のいずれかのUEのIPアドレスが、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスと一致しているか否かを確認する。一致していれば、D2にて該IPパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部4に転送する。無線基地局部4はこれを受け取ってUE5(B)に転送し、処理は完了する。 Figure 19 shows the flow of IP packet transmission processing between UE5(A) connected to wireless communication unit 1(A) and UE5(B) connected to adjacent wireless communication unit 1(A) in Figure 11. The processing from U1 to U3 is the same as that in Figure 18. At U3, the EPC function unit 3 of wireless communication unit 1(A) refers to the routing management table 305f in Figure 13, and confirms that the destination address of the received IP packet does not match the IP address of any UE connected to its own node unit 1(A), and confirms whether the destination address is on the upstream route or the downstream route. For example, if the destination address is on the upstream route side, the IP packet is transferred to the wireless communication unit 1(B) on the upstream side at U4 via the wireless link 55(A). The wireless communication unit 1(B) receives this IP packet, and similarly confirms whether the IP address of any UE connected to its own node unit 1(B) matches the destination address recorded in the header of the received IP packet. If there is a match, the IP packet is forwarded as a downstream packet at D2 to the subordinate wireless base station unit 4. The wireless base station unit 4 receives it and forwards it to UE5 (B), completing the process.

たとえば、IPパケットの送信元のUEが、カスケード接続された無線通信ユニット群の中間のものに接続されており、送信先のUEが該無線通信ユニットよりも下流側の無線通信ユニットに接続中のUEである場合は、上記U3にてEPC機能部3はルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットの送信先アドレスが、下流ルート側のUEのIPアドレスと一致していることを確認することとなる。該IPパケットは下りパケットとして無線基地局部4に転送され、さらに送信先となるUEが接続される無線通信ユニットに下流側の連携無線ベアラを用いて転送される。 For example, if the UE that sends the IP packet is connected to the middle one of a group of cascaded wireless communication units, and the destination UE is a UE connected to a wireless communication unit downstream of the wireless communication unit, the EPC function unit 3 at U3 above will refer to the routing management table 305f and confirm that the destination address of the received IP packet matches the IP address of the UE on the downstream route. The IP packet is transferred as a downlink packet to the wireless base station unit 4, and is further transferred to the wireless communication unit to which the destination UE is connected using the downstream associated wireless bearer.

図20は、図11において、無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(A)と、2つ先の無線通信ユニット1(C)に接続中のUE5(C)と間のIPパケットの伝送処理の流れを示すものである。U1~U4までの処理は図19と同じである。U4において無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3はルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスが、例えば上流ルート側に存在することが確認された場合、U5にてそのIPパケットを、無線リンク55(B)により上流側の無線通信ユニット1(C)に転送する。無線通信ユニット1(C)では、このIPパケットを受け取り、自ノードユニットに接続中のUE5(C)のIPアドレスが送信先のIPアドレスと一致することを確認する。そして、D3にて該IPパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部4に転送する。無線基地局部4はこれを受け取ってUE5(C)に転送し、処理は完了する。 Figure 20 shows the flow of IP packet transmission processing between UE5(A) connected to wireless communication unit 1(A) and UE5(C) connected to wireless communication unit 1(C), which is two units ahead, in Figure 11. The processing from U1 to U4 is the same as in Figure 19. At U4, the EPC function unit 3 of wireless communication unit 1(B) refers to the routing management table 305f, and if it is confirmed that the destination address recorded in the header of the received IP packet exists, for example, on the upstream route side, it transfers the IP packet to the wireless communication unit 1(C) on the upstream side at U5 via the wireless link 55(B). The wireless communication unit 1(C) receives this IP packet and confirms that the IP address of UE5(C) connected to its own node unit matches the IP address of the destination. Then, at D3, it transfers the IP packet as a downstream packet to the subordinate wireless base station unit 4. The wireless base station unit 4 receives it and transfers it to UE5(C), completing the processing.

図21は、無線通信ユニット1(A)に接続中のUE5(A)からのIPパケットが、無線ネットワークシステム外の送信先アドレスを有している場合の処理を示す。U1~U5までの処理は図20と同じである。U5において無線通信ユニット1(C)のEPC機能部3はルーティング管理テーブル305fを参照し、受け取ったIPパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスが上流ルートに存在することを確認し、U6にてそのIPパケットをルータ8に転送する。 Figure 21 shows the processing when an IP packet from UE 5 (A) connected to wireless communication unit 1 (A) has a destination address outside the wireless network system. The processing from U1 to U5 is the same as in Figure 20. At U5, the EPC function unit 3 of wireless communication unit 1 (C) refers to the routing management table 305f and confirms that the destination address recorded in the header of the received IP packet exists on the upstream route, and at U6, forwards the IP packet to router 8.

前述の構成の通信ファームウェア305aは、ルーティング管理テーブル305fの作成および更新にかかる以下の機能部の実現プログラムとして機能する(図11参照)。
・ルーティング管理情報受信制御司令部:自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニットを他ノードユニットとして、該他ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末(UE)5のノードアドレスを含むルーティング管理情報を上流ノードユニット又は下流ノードユニットから、連携報知情報として受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・ルーティング管理情報統合処理部:自ノードユニットの無線基地局部4に接続中の移動端末5のノードアドレスを含むルーティング管理情報を、上流ノードユニット又は下流ノードユニットから受信される他ノードユニットのルーティング管理情報と統合する。
・ルーティング管理情報記憶制御部:統合後のルーティング管理情報をルーティング管理情報記憶部(図3において、フラッシュメモリ305のルーティング管理テーブル305fの記憶領域がこれに該当する)に記憶させる。
・ルーティング管理情報送信制御司令部:統合後のルーティング管理情報を連携報知情報として下流ノードユニット又は上流ノードユニットに向け送信することを、連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・ユーザデータ転送制御部:ルーティング管理情報記憶部に記憶されたルーティング管理情報を参照することによりユーザデータの転送先となる移動端末5のノードアドレスを特定し、通信プロトコルスタックのユーザプレーン側にてユーザデータの転送制御を行なう。
The communication firmware 305a having the above-mentioned configuration functions as a program for implementing the following functional units related to creating and updating the routing management table 305f (see FIG. 11).
Routing management information reception control command unit: Instructs the linkage notification information transmission/reception control unit to receive, as linkage notification information, from an upstream node unit or downstream node unit, routing management information including the node address of a mobile terminal (UE) 5 connected to the wireless base station unit of a wireless communication unit connected upstream or downstream from the own node unit as the other node unit.
Routing management information integration processing unit: Integrates routing management information including the node address of the mobile terminal 5 connected to the wireless base station unit 4 of the own node unit with routing management information of other node units received from an upstream node unit or downstream node unit.
Routing management information storage control unit: stores the integrated routing management information in a routing management information storage unit (corresponding to the storage area of the routing management table 305f of the flash memory 305 in FIG. 3).
Routing management information transmission control command unit: commands the association notification information transmission/reception control unit to transmit the integrated routing management information as association notification information to a downstream node unit or an upstream node unit.
User data forwarding control unit: By referring to the routing management information stored in the routing management information storage unit, the unit identifies the node address of the mobile terminal 5 to which the user data is to be forwarded, and controls the forwarding of the user data on the user plane side of the communication protocol stack.

以上の構成により、無線連携プロトコル層WLP上での連携報知パケットの送受信処理により、連携接続された複数の無線通信ユニット1間でのルーティング管理情報の共有化処理をスムーズかつ簡便に実行することができる。以下、その具体的な処理の流れの一例について図14A及び図14Bを用いて説明する。ここでは、無線通信ユニット1(A)~1(C)が図11の接続状態となっている場合を例にとる。 With the above configuration, the process of sending and receiving association notification packets on the wireless association protocol layer WLP can smoothly and easily execute the process of sharing routing management information between multiple wireless communication units 1 that are connected in association. An example of a specific process flow will be described below with reference to Figures 14A and 14B. Here, we take as an example a case where wireless communication units 1(A) to 1(C) are in the connection state shown in Figure 11.

ルーティング管理テーブル305fの更新処理は、連携報知パケットを介したいわばバケツリレー的な手法により、無線ネットワークシステムの下流端に位置する無線通信ユニット1(A)と上流端に位置する無線通信ユニット1(C)との間で、往復的に実施される。すなわち、処理起点となる下流端の無線通信ユニット1(A)が自ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを報知する連携報知パケットを更新トリガパケットとして発行し上流ノードユニットに送信する。これを受信した上流ノードユニットは連携報知パケットの内容を参照してルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新し、更新後の下流ルート側の内容を次の上流ノードユニットに連携報知パケットにより伝達する(図14A)。そして、 この伝達の流れが上流端の無線通信ユニット1(C)に到達すると、該上流端の無線通信ユニット1(C)はルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新した上で、自ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを報知する連携報知パケットを発行し下流ノードユニットに送信する。これを受信した下流ノードユニットは連携報知パケットの内容を参照してルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新し、更新後の上流ルート側の内容を次の下流ノードユニットに連携報知パケットにより伝達する(図14B)。そして、この伝達の流れが下流端の無線通信ユニット1(A)に返ってくれば、無線通信ユニット1(A)はルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新し、一連の処理が完結する。このシーケンスは、下流端の無線通信ユニット1(A)が上記の更新トリガパケットを定期的に(例えば、あらかじめ定められた時間間隔で)発行することで繰り返され、ルーティング管理テーブル305fを最新の状態に維持することができる。 The update process of the routing management table 305f is performed back and forth between the wireless communication unit 1 (A) located at the downstream end of the wireless network system and the wireless communication unit 1 (C) located at the upstream end by a bucket brigade-like method using a link notification packet. That is, the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end, which is the processing start point, issues a link notification packet that notifies the node address of the UE5 (and application server 8') connected to its own node unit as an update trigger packet and transmits it to the upstream node unit. The upstream node unit that receives this updates the contents of the downstream route side of the routing management table 305f by referring to the contents of the link notification packet, and transmits the updated contents of the downstream route side to the next upstream node unit by a link notification packet (FIG. 14A). Then, when this transmission flow reaches the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end, the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end updates the contents of the downstream route side of the routing management table 305f, and issues a link notification packet that notifies the node address of the UE5 (and application server 8') connected to its own node unit and transmits it to the downstream node unit. The downstream node unit that receives this updates the contents of the upstream route side of the routing management table 305f by referring to the contents of the association notification packet, and transmits the updated contents of the upstream route side to the next downstream node unit by the association notification packet (FIG. 14B). Then, when this transmission flow returns to the wireless communication unit 1(A) at the downstream end, the wireless communication unit 1(A) updates the contents of the upstream route side of the routing management table 305f, and the series of processes is completed. This sequence is repeated by the wireless communication unit 1(A) at the downstream end periodically (for example, at a predetermined time interval) issuing the above update trigger packet, and the routing management table 305f can be kept up to date.

以下、より詳細に説明する。まず、下流端の無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.1.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.1.0/24)とをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、中継無線通信部(BTC)9に対し上流無線リンク55(A)を介して該連携報知パケットを送信させる(U101)。無線通信ユニット1(B)は無線基地局部4にてこれを受信し、連携報知パケットに書き込まれた上記のノードアドレスによりルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新する(U102)。 The following is a more detailed explanation. First, the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end issues an association notification packet in which the node address (192.168.1.0/24) of the UE 5 connected to its own node unit and the node address (172.16.1.0/24) of the application server 8' are incorporated in the payload. Then, the association notification packet is transmitted to the relay wireless communication unit (BTC) 9 via the upstream wireless link 55 (A) (U101). The wireless communication unit 1 (B) receives this at the wireless base station unit 4, and updates the contents of the downstream route side of the routing management table 305f with the above-mentioned node address written in the association notification packet (U102).

このとき、連携報知パケットの送信元が無線通信ユニット1(B)から見て下流側のノードユニットであることは、本実施形態の場合、次のいずれのロジックからも自明に特定できる。
(1)連携報知パケットが無線基地局部4により受信されていること。
(2)連携報知パケットに書き込まれた送信元アドレスが、下流ノードユニットのノードアドレスを示していること。連携報知パケットの発行元はEPC機能部3であり、送信元アドレスが下流ノードユニットのものであるか、下流ノードユニットのものであるかはトポロジ管理テーブル305ttを参照することにより把握できる。
At this time, in this embodiment, it can be obviously identified from any of the following logics that the source of the association notification packet is a downstream node unit as viewed from the wireless communication unit 1(B).
(1) The association notification packet is received by the wireless base station unit 4.
(2) The source address written in the association notification packet indicates the node address of the downstream node unit. The source of the association notification packet is the EPC function unit 3, and it is possible to know whether the source address is that of the downstream node unit or the downstream node unit by referring to the topology management table 305tt.

続いて、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、無線通信ユニット1(A)から受け取ったUE5のノードアドレス(192.168.1.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.1.0/24)に、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.2.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.2.0/24)を統合し、これらをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、中継無線通信部(BTC)9に対し上流無線リンク55(B)を介して該連携報知パケットを送信させる(U103)。 Then, the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (B) integrates the node address (192.168.1.0/24) of the UE 5 connected to its own node unit and the node address (172.16.2.0/24) of the application server 8' received from the wireless communication unit 1 (A) with the node address (192.168.2.0/24) of the UE 5 connected to its own node unit and the node address (172.16.2.0/24) of the application server 8', and issues an association notification packet with these incorporated in the payload. Then, it causes the relay wireless communication unit (BTC) 9 to transmit the association notification packet via the upstream wireless link 55 (B) (U103).

上流端の無線通信ユニット1(C)のEPC機能部3は、無線基地局部4にて上記連携報知パケットを受信し、これに書き込まれた上記のノードアドレスにより、ルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容を更新する(U104)。他方、無線通信ユニット1(C)には上流ノードユニットが接続されていないので、ルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容は空白となる(図13の下参照)。ここまでのシーケンスにより、各無線通信ユニット1(A)~1(C)のルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容更新が完了する。 The EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1(C) at the upstream end receives the above-mentioned cooperation notification packet at the wireless base station unit 4, and updates the contents of the downstream route side of the routing management table 305f with the above-mentioned node address written in the packet (U104). On the other hand, since no upstream node unit is connected to the wireless communication unit 1(C), the contents of the upstream route side of the routing management table 305f are blank (see bottom of Figure 13). With the sequence up to this point, the update of the contents of the downstream route side of the routing management table 305f of each wireless communication unit 1(A) to 1(C) is completed.

続いて、図14Bに進み、上流端の無線通信ユニット1(C)は、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.3.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.3.0/24)とをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、無線基地局部4に対し下流無線リンク55(B)を介して該連携報知パケットを送信させる(U105)。無線通信ユニット1(B)は中継無線通信部9にてこれを受信し、連携報知パケットに書き込まれた上記のノードアドレスによりルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新する(U106)。この時点で、無線通信ユニット1(B)のルーティング管理テーブル305fの内容は、図13の中央に示す状態となる。 Next, in FIG. 14B, the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end issues an association notification packet in which the node address (192.168.3.0/24) of the UE 5 connected to its own node unit and the node address (172.16.3.0/24) of the application server 8' are incorporated in the payload. Then, the wireless base station unit 4 transmits the association notification packet via the downstream wireless link 55 (B) (U105). The wireless communication unit 1 (B) receives this at the relay wireless communication unit 9, and updates the contents of the upstream route side of the routing management table 305f with the above-mentioned node address written in the association notification packet (U106). At this point, the contents of the routing management table 305f of the wireless communication unit 1 (B) are as shown in the center of FIG. 13.

このとき、連携報知パケットの送信元が無線通信ユニット1(B)から見て上流側のノードユニットであることは、本実施形態の場合、次のいずれのロジックからも自明に特定できる。
(3)連携報知パケットが中継無線通信部9により受信されていること。
(4)連携報知パケットに書き込まれた送信元アドレスが、トポロジ管理テーブル305ttにおいて上流ノードユニットのノードアドレスを示していること。
At this time, in this embodiment, it can be obviously identified from any of the following logics that the source of the association notification packet is the upstream node unit as viewed from the wireless communication unit 1(B).
(3) The association notification packet is received by the relay wireless communication unit 9.
(4) The source address written in the association notification packet indicates the node address of the upstream node unit in the topology management table 305tt.

続いて、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、無線通信ユニット1(C)から受け取ったUE5のノードアドレス(192.168.3.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.3.0/24)に、自ノードユニットに接続中のUE5のノードアドレス(192.168.2.0/24)とアプリケーションサーバ8’のノードアドレス(172.16.2.0/24)を統合し、これらをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、無線基地局部4に対し下流無線リンク55(A)を介して該連携報知パケットを送信させる(U107)。 Then, the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (B) integrates the node address (192.168.3.0/24) of the UE 5 connected to its own node unit and the node address (172.16.2.0/24) of the application server 8' received from the wireless communication unit 1 (C) with the node address (192.168.2.0/24) of the UE 5 and the node address (172.16.2.0/24) of the application server 8', and issues an association notification packet with these incorporated in the payload. Then, it causes the wireless base station unit 4 to transmit the association notification packet via the downstream wireless link 55 (A) (U107).

下流端の無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3は中継無線通信部9にて上記連携報知パケットを受信し、これに書き込まれた上記のノードアドレスにより、ルーティング管理テーブル305fの上流ルート側の内容を更新する(U104)。他方、無線通信ユニット1(A)には下流ノードユニットが接続されていないので、ルーティング管理テーブル305fの下流ルート側の内容は空白となる(図13の上参照)。以上のシーケンスにより、各無線通信ユニット1(A)~1(C)のルーティング管理テーブル305fの内容更新処理は完了する。 The EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1(A) at the downstream end receives the above-mentioned cooperation notification packet at the relay wireless communication unit 9, and updates the contents of the upstream route side of the routing management table 305f with the above-mentioned node address written in the packet (U104). On the other hand, since no downstream node unit is connected to the wireless communication unit 1(A), the contents of the downstream route side of the routing management table 305f are blank (see the top of Figure 13). With the above sequence, the content update process of the routing management table 305f of each wireless communication unit 1(A) to 1(C) is completed.

各無線通信ユニット1(A)~1(C)のUE5の接続状態が変化した場合は、次回の更新処理時にルーティング管理テーブル305fに反映される。このとき、ルーティング管理テーブル305fの内容は、古い内容を消去する形で新しい内容により置き換えられる(すなわち、更新される)。 If the connection state of UE5 of each wireless communication unit 1(A) to 1(C) changes, it will be reflected in the routing management table 305f at the time of the next update process. At this time, the contents of the routing management table 305f are replaced with new contents by erasing the old contents (i.e., updated).

なお、自ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスは、各無線通信ユニット1(A)~1(C)が発行する連携報知パケットにより個別に取得してルーティング管理テーブル305fを更新することも可能である。この場合、トポロジ管理テーブル305ttにより連携報知パケットの送信元の上下流の区別を行ない、ルーティング管理テーブル305fの上流ルート側及び下流ルート側を、連携報知パケットを受け取るごとに更新する流れとなる。ここで、接続遮断されたUE5が発生した場合は、そのUE5のノードアドレスをルーティング管理テーブル305fから消去する手順が別途必要となる。具体的には、接続遮断されたUE5のノードアドレスを連携報知パケットにより報知するか、ルーティング管理テーブル305f上にて、接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを無線通信ユニットのノードアドレスと対応付けて管理するか、のいずれかが必要である。しかしながら、各ノードユニットに接続中のUE5(及びアプリケーションサーバ8’)のノードアドレスを中間の無線通信ユニット1(B)で統合しつつ、連携報知パケットにより報知する前述の手法であれば、ルーティング管理テーブル305fの既存の内容を消去するだけでよくなり、処理の大幅な簡略化を図ることができる。 It is also possible to obtain the node address of the UE5 (and application server 8') currently connected to the node unit individually by using the association notification packet issued by each wireless communication unit 1 (A) to 1 (C) and update the routing management table 305f. In this case, the topology management table 305tt distinguishes between the upstream and downstream senders of the association notification packet, and the upstream route side and downstream route side of the routing management table 305f are updated each time an association notification packet is received. Here, if a disconnected UE5 occurs, a separate procedure is required to erase the node address of the UE5 from the routing management table 305f. Specifically, it is necessary to either notify the node address of the disconnected UE5 by using an association notification packet, or to manage the node address of the connected UE5 (and application server 8') in association with the node address of the wireless communication unit on the routing management table 305f. However, if the above-mentioned method is used in which the node addresses of UE5 (and application server 8') connected to each node unit are integrated in the intermediate wireless communication unit 1 (B) and notified by a link notification packet, it is possible to significantly simplify the process by simply erasing the existing contents of the routing management table 305f.

次に、通信ファームウェア305aは、トポロジ管理テーブル305ttの作成および更新にかかる以下の機能部の実現プログラムとしても機能する(図11参照)。
・無線接続トポロジ情報受信制御司令部:自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニット群1(A)~1(C)について、該無線通信ユニット群1(A)~1(C)に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を上流ノードユニット又は下流ノードユニットから、連携報知情報として受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・無線接続トポロジ情報更新処理部:上流ノードユニット又は下流ノードユニットから受信された無線接続トポロジ情報の内容を、該無線接続トポロジ情報が特定する無線通信ユニット群に自ノードユニットを組み込んだ形で更新する。
・無線接続トポロジ情報記憶制御部:更新後の無線接続トポロジ情報を無線接続トポロジ情報記憶部(図3において、フラッシュメモリ305のトポロジ管理テーブル305ttの記憶領域がこれに該当する)に記憶させる。
・無線接続トポロジ情報送信司令部:更新後の無線接続トポロジ情報を下流ノードユニット又は上流ノードユニットに向け送信することを、連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
この場合、ユーザデータ転送制御部は、無線接続トポロジ情報記憶部に記憶された無線接続トポロジ情報に基づいてユーザデータの転送制御を行なう。
Next, the communication firmware 305a also functions as a program for realizing the following functional units related to creating and updating the topology management table 305tt (see FIG. 11).
- Wireless connection topology information reception control command unit: Instructs the linkage notification information transmission/reception control unit to receive, as linkage notification information, wireless connection topology information that identifies each wireless communication unit included in the wireless communication unit group 1 (A) to 1 (C) connected upstream or downstream of the own node unit, together with the connection order, from the upstream node unit or downstream node unit.
Wireless connection topology information update processing unit: updates the contents of the wireless connection topology information received from an upstream node unit or a downstream node unit by incorporating the local node unit into the wireless communication unit group specified by the wireless connection topology information.
Wireless connection topology information storage control unit: stores the updated wireless connection topology information in a wireless connection topology information storage unit (corresponding to the storage area of the topology management table 305tt of the flash memory 305 in FIG. 3).
Wireless connection topology information transmission command unit: issues a command to the association notification information transmission/reception control unit to transmit the updated wireless connection topology information to the downstream node unit or the upstream node unit.
In this case, the user data transfer control unit controls the transfer of user data based on the wireless connection topology information stored in the wireless connection topology information storage unit.

以上の構成により、無線連携プロトコル層WLP上での連携報知パケットの送受信処理により、連携接続された複数の無線通信ユニット1間でのトポロジ管理情報の共有化処理をスムーズかつ簡便に実行することができる。以下、その具体的な処理の流れの一例について図15を用いて説明する。ここでも、無線通信ユニット1(A)~1(C)が図11の接続状態となっている場合を例にとる。その基本的な処理の流れは、ルーティング管理テーブル305fの更新処理と同様のバケツリレー的な手法により、無線ネットワークシステムの下流端に位置する無線通信ユニット1(A)と上流端に位置する無線通信ユニット1(C)との間で、往復的に実施される。すなわち、処理起点となる下流端の無線通信ユニット1(A)は、自ノードユニットのノードアドレス[A]と上流ノードユニットのノードアドレス[B]を、例えば、その下流側から上流側へ向かう配列順序(接続順序)を反映した無線接続トポロジ情報([A]→[B])として組み込んだ連携報知パケットを、更新トリガパケットとして発行し上流ノードユニットに送信する(U201)。 With the above configuration, the sharing process of topology management information between multiple wireless communication units 1 connected in cooperation can be smoothly and easily executed by the transmission and reception process of cooperation notification packets on the wireless cooperation protocol layer WLP. Hereinafter, an example of the specific process flow will be described with reference to FIG. 15. Here again, the case where the wireless communication units 1 (A) to 1 (C) are in the connection state of FIG. 11 will be taken as an example. The basic process flow is performed back and forth between the wireless communication unit 1 (A) located at the downstream end of the wireless network system and the wireless communication unit 1 (C) located at the upstream end by a bucket brigade-like method similar to the update process of the routing management table 305f. That is, the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end, which is the processing start point, issues a cooperation notification packet incorporating the node address [A] of its own node unit and the node address [B] of the upstream node unit as wireless connection topology information ([A] → [B]) reflecting, for example, the arrangement order (connection order) from the downstream side to the upstream side, as an update trigger packet and transmits it to the upstream node unit (U201).

上流ノードユニットである無線通信ユニット1(B)は受け取った連携報知パケットの無線接続トポロジ情報([A]→[B])によりトポロジ管理テーブル305ttの内容を更新する(U202)。続いて上流ノードユニット1(B)は、受け取った無線接続トポロジ情報([A]→[B])の上流側に、次の上流ノードユニットのノードアドレス([C])を付け加える形で更新し、その更新後の無線接続トポロジ情報([A]→[B]→「C])を上流ノードユニットである無線通信ユニット1(C)に連携報知パケットを用いて送信する(U203)。 The wireless communication unit 1 (B), which is the upstream node unit, updates the contents of the topology management table 305tt with the wireless connection topology information ([A] → [B]) of the received association notification packet (U202). Next, the upstream node unit 1 (B) updates the received wireless connection topology information ([A] → [B]) by adding the node address ([C]) of the next upstream node unit to the upstream side, and transmits the updated wireless connection topology information ([A] → [B] → "C") to the wireless communication unit 1 (C), which is the upstream node unit, using an association notification packet (U203).

連携報知パケットの送信の流れが上流端の無線通信ユニット1(C)に到達すると、該上流端の無線通信ユニット1(C)は受け取った無線接続トポロジ情報によりトポロジ管理テーブル305ttの内容を更新し(U204)、これを自ノードユニットが認識して最新の無線接続トポロジ情報([A]→[B]→「C])として、これを連携報知パケットにより下流ノードユニットである無線通信ユニット1(B)に送信する(U205)。これを受信した下流ノードユニットである無線通信ユニット1(B)は、受信した連携報知パケットの無線接続トポロジ情報の内容によりトポロジ管理テーブル305ttを更新し(U206)、更新後の無線接続トポロジ情報の内容を次の下流ノードユニットである無線通信ユニット1(A)に連携報知パケットにより伝達する(U207)。下流端の無線通信ユニット1(A)は、受信した無線接続トポロジ情報によりトポロジ管理テーブル305ttの内容を更新し、一連の処理が完結する。このシーケンスは、下流端の無線通信ユニット1(A)が上記の更新トリガパケットを定期的に(例えば、あらかじめ定められた時間間隔で)発行することで繰り返され、トポロジ管理テーブル305ttを最新の状態に維持することができる。 When the flow of transmission of the association notification packet reaches the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end, the wireless communication unit 1 (C) at the upstream end updates the contents of the topology management table 305tt with the received wireless connection topology information (U204), and the local node unit recognizes this as the latest wireless connection topology information ([A] → [B] → "C"), which it transmits to the downstream node unit, wireless communication unit 1 (B), by association notification packet (U205). The downstream node unit, wireless communication unit 1 (B), which receives this, updates the topology management table 305tt with the contents of the wireless connection topology information in the received association notification packet. The wireless communication unit 1 (A) at the downstream end updates the contents of the topology management table 305tt with the received wireless connection topology information, completing the series of processes. This sequence is repeated by the wireless communication unit 1 (A) at the downstream end periodically (for example, at a predetermined time interval) issuing the update trigger packet described above, and the topology management table 305tt can be kept up to date.

通信ファームウェア305aは、自ノードユニットが下流端のノードユニットであった場合に、そのさらに下流側に新たな無線通信ユニット(候補ユニット)からのアタッチ要求を受けた時の、アタッチ受け入れ可否の判定・制御に関係する以下の機能部の実現プログラムとしても機能する。
・仮無線リンク構築制御部:下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットとの間に下流無線リンクを本構築するのに先立って、候補ユニットからのアタッチ要求を受けることにより該候補ユニットとの間に仮無線リンクを構築する。
・判定参照情報受信制御司令部:候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定に参照する判定参照情報を連携報知情報として、候補ユニットから仮無線リンクを介して受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・下流無線リンク本構築許可判定部:受信した判定参照情報に基づき候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定を行なう。
・下流無線リンク構築制御部:本構築許可判定の結果が肯定的であった場合は仮無線リンクを下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、本構築許可判定の結果が否定的であった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行する。
The communication firmware 305a also functions as a program for realizing the following functional sections related to determining and controlling whether or not to accept an attachment when an attachment request is received from a new wireless communication unit (candidate unit) further downstream when the own node unit is the downstream end node unit.
- Provisional wireless link construction control unit: Prior to actually establishing a downstream wireless link with a candidate unit, which is a wireless communication unit that is a candidate for a downstream node unit, a provisional wireless link is constructed with the candidate unit by receiving an attach request from the candidate unit.
- Judgment reference information reception control command unit: Instructs the association notification information transmission/reception control unit to receive judgment reference information, which is used to judge whether to allow the final construction of a downstream wireless link to a candidate unit, as association notification information from the candidate unit via a temporary wireless link.
Downstream radio link final establishment permission determination unit: determines whether or not to permit the final establishment of a downstream radio link for a candidate unit based on the received determination reference information.
Downstream wireless link construction control unit: If the result of the determination as to whether or not to permit this construction is positive, the provisional wireless link is transitioned to a formal construction state as a downstream wireless link, whereas if the result of the determination as to whether or not to permit this construction is negative, a detach sequence is executed to cancel the construction state of the provisional wireless link.

上記の構成によると、無線リンクが構築できていない候補ユニットとの間に仮無線リンクを一旦構築することで、候補ユニットから判定参照情報を連携報知パケットに組み込んだ形で的確かつ容易に取得することができ、それを参照することで、候補ユニットとの連携接続の可否判定(下流無線リンクの本構築許可判定)を円滑かつ的確に実行することができる。また、判定結果が肯定的であった場合は仮無線リンクを引き継ぐ形で下流無線リンクの本構築状態にスムーズに移行でき、他方、判定結果が否定的であった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスが実行され、不適格な候補ユニットとの連携接続を効果的に防止することができる。 According to the above configuration, by first establishing a provisional wireless link with a candidate unit with which a wireless link has not been established, it is possible to accurately and easily obtain the determination reference information from the candidate unit in the form of an association notification packet, and by referring to this, it is possible to smoothly and accurately determine whether or not an association connection with the candidate unit is possible (determination of whether or not to permit the actual establishment of a downstream wireless link). Furthermore, if the determination result is positive, it is possible to smoothly transition to the actual establishment state of the downstream wireless link by taking over the provisional wireless link, whereas if the determination result is negative, a detach sequence is executed to cancel the establishment state of the provisional wireless link, thereby effectively preventing an association connection with an inappropriate candidate unit.

判定参照情報は、自ノードユニットよりも下流側又は上流側に接続されている候補ユニットを含む無線通信ユニット群について、該無線通信ユニット群に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を含むものとすることができる。この場合、下流無線リンク本構築許可判定部は、無線接続トポロジ情報が示す無線通信ユニット群の接続形態が、予め定められた禁止接続形態に該当する場合に、候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築を非許可として判定するように構成できる。無線接続トポロジ情報の参照により、下流端のノードユニットに対し不適格なトポロジにより接続しようとする候補ユニットとの連携接続を効果的に防止することができる。 The determination reference information can include wireless connection topology information that identifies, for a wireless communication unit group including a candidate unit connected downstream or upstream of the own node unit, each wireless communication unit included in the wireless communication unit group together with the connection order. In this case, the downstream wireless link final construction permission determination unit can be configured to determine that the final construction of a downstream wireless link to a candidate unit is not permitted when the connection form of the wireless communication unit group indicated by the wireless connection topology information corresponds to a predetermined prohibited connection form. By referring to the wireless connection topology information, it is possible to effectively prevent a cooperative connection with a candidate unit that attempts to connect to the downstream end node unit through an inappropriate topology.

この場合、禁止接続形態は、例えば、自ノードユニットよりも上流側に接続されている他ノードユニットのいずれかと同一の無線通信ユニットが候補ユニットとなる接続形態として定めることができる。このような候補ユニットの連携接続が仮に禁止されない場合、無線リンクを介した無線通信ユニットの接続トポロジは少なくとの一部の無線通信ユニット群の間で無端化する(つまり、ループを形成する)ことになる。その無端化している区間に属する無線通信ユニットは、自ノードユニットから見た上流ルート側の無線通信ユニット群と下流ルート側の無線通信ユニット群との区別が困難となり、ルーティング管理のアルゴリズムが複雑化する問題がある。また、無端化している区間に属する無線通信ユニットの無線基地局部4はすべて、送受信の帯域幅の一部が他ノードユニットとの間の無線リンク構築により常に占有された状態になるので、UE5の接続台数が増加したとき、通信トラフィックが圧迫される可能性がある。よって、該接続形態を禁止することで上記の問題を解決することができる。 In this case, the prohibited connection form can be defined as a connection form in which the candidate unit is a wireless communication unit that is the same as one of the other node units connected upstream of the own node unit. If such a candidate unit's cooperative connection is not prohibited, the connection topology of the wireless communication unit via the wireless link will be endless (i.e., form a loop) between at least some of the wireless communication unit groups. For the wireless communication unit belonging to the endless section, it becomes difficult to distinguish between the wireless communication unit group on the upstream route side and the wireless communication unit group on the downstream route side as seen from the own node unit, which causes a problem of complicating the routing management algorithm. In addition, all of the wireless base station units 4 of the wireless communication units belonging to the endless section are always in a state where part of the transmission and reception bandwidth is occupied by the construction of wireless links with other node units, so when the number of connected UEs 5 increases, communication traffic may be strained. Therefore, the above problem can be solved by prohibiting the connection form.

また、不適格な候補ユニットからのアタッチ要求は、候補ユニットが下流端のノードユニットに近接して存在している間は、繰り返し実行される可能性があり、下流端のノードユニットの円滑な通信処理が阻害される恐れがある。このような不具合を防止する観点から、通信制御部は、下記の要件を含むものとして構成することが有効である。
・ユニット特定情報取得部:候補ユニットからアタッチ要求を受けるに伴い、該候補ユニットから、該候補ユニットが固有に有するユニット特定情報を取得する。
・接続非許可ユニット登録制御部:候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定が否定的であった場合に、該候補ユニットのユニット特定情報を接続非許可ユニット登録部(図3:棄却リスト305rr)に登録する。
・ユニット特定情報照合部:デタッチシーケンスの実行後に候補ユニットから再度アタッチ要求を受けた際に、該候補ユニットから取得されるユニット特定情報を、接続非許可ユニット登録部に登録済みのユニット特定情報と照合する。
この場合、仮無線リンク構築制御部は、候補ユニットから取得したユニット特定情報と照合一致するユニット特定情報が接続非許可ユニット登録部に非登録の場合は候補ユニットからのアタッチ要求を受け入れて仮無線リンクを構築し、ユニット特定情報が接続非許可ユニット登録部に登録済みの場合は候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するものとして構成される。
In addition, the attach request from an unqualified candidate unit may be repeatedly executed while the candidate unit is close to the downstream node unit, which may hinder smooth communication processing of the downstream node unit. From the viewpoint of preventing such problems, it is effective to configure the communication control unit to include the following requirements.
Unit identification information acquisition unit: upon receiving an attach request from a candidate unit, acquires from the candidate unit unit-specific unit identification information that is unique to the candidate unit.
Connection-denied unit registration control unit: if the decision as to whether to permit the establishment of a downstream wireless link for a candidate unit is negative, the unit identification information of the candidate unit is registered in the connection-denied unit registration unit (FIG. 3: rejection list 305rr).
Unit identification information matching section: When an attach request is received again from a candidate unit after the execution of a detach sequence, the unit identification information acquired from the candidate unit is matched with the unit identification information registered in the connection unauthorized unit registration section.
In this case, the provisional wireless link construction control unit is configured to accept an attach request from the candidate unit and construct a provisional wireless link if the unit identification information that matches the unit identification information acquired from the candidate unit is not registered in the connection non-permitted unit registration unit, and to reject an attach request from the candidate unit if the unit identification information is registered in the connection non-permitted unit registration unit.

上記の構成によると、不適格な候補ユニットからの最初のアタッチ要求時に、該候補ユニットからユニット特定情報を取得し、これを接続非許可ユニットとして登録しておくことで、2回目以降のアタッチ要求時にはユニット特定情報の照合により、アタッチ棄却の形で該候補ユニットとの連携接続を回避することができる。これにより、不適格な候補ユニットからの2回目以降のアタッチ要求時には仮無線リンク構築のためのアタッチシーケンスが実行されず、下流端のノードユニットの通信処理が阻害されることを防止できる。なお、ある時点で「不適格」と判定された候補ユニットも、時間が経過することにより不適格要因が解消されることもあり得る。この場合、接続非許可ユニット登録制御部は、接続非許可ユニット登録部にユニット特定情報を、予め定められた登録有効期間だけ登録するとともに、該登録有効期間が満了するに伴いユニット特定情報の登録状態を無効化するように構成しておくことで、不適格要因が解消された候補ユニットからの無線リンクを介した連携接続を問題なく受け入れることができる。 According to the above configuration, when an unqualified candidate unit makes a first attachment request, the unit identification information is obtained from the candidate unit and registered as a connection-unauthorized unit. In the case of a second or subsequent attachment request, the unit identification information is collated to reject the attachment, thereby avoiding a linkage connection with the candidate unit. This prevents the attachment sequence for establishing a tentative wireless link from being executed in the case of a second or subsequent attachment request from an unqualified candidate unit, thereby preventing the communication process of the downstream node unit from being hindered. Note that even if a candidate unit is determined to be "unqualified" at a certain point in time, the cause of the unqualification may be eliminated over time. In this case, the connection-unauthorized unit registration control unit is configured to register the unit identification information in the connection-unauthorized unit registration unit for a predetermined registration validity period, and to invalidate the registration state of the unit identification information when the registration validity period expires, so that a linkage connection via a wireless link from a candidate unit whose cause of unqualification has been eliminated can be accepted without any problems.

なお、ユニット特定情報取得部は、候補ユニットに対するアタッチシーケンスにおいて該候補ユニットを接続認証するためのIMSI情報をユニット特定情報として取得するものとして構成することができる。IMSIは候補ユニットの、例えば中継無線通信部9に着脱されるSIM(Subscriber Identity Module)カードに書き込まれた契約加入者の特定情報である。LTEのアタッチシーケンスでは、UE5あるいは中継無線通信部9などの端末機器の加入者認証のため、PUSCHを介して下流端のノードユニットに端末機器からIMSIを送信することが手順として規定されており、これを利用することで、候補ユニットからユニット特定情報を容易に取得できる利点がある。 The unit identification information acquisition unit can be configured to acquire IMSI information for connection authentication of the candidate unit as unit identification information in the attach sequence for the candidate unit. The IMSI is subscriber identification information written in a SIM (Subscriber Identity Module) card of the candidate unit, for example, which is attached to and detached from the relay wireless communication unit 9. In the LTE attach sequence, in order to authenticate the subscriber of a terminal device such as the UE 5 or the relay wireless communication unit 9, the IMSI is transmitted from the terminal device to the downstream node unit via the PUSCH as a procedure, and by utilizing this, there is an advantage that unit identification information can be easily acquired from the candidate unit.

仮無線リンク構築制御部は、候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するに伴い、候補ユニットに対し、当該候補ユニットになされる次回のアタッチ要求までの期間延長を促す報知情報を候補ユニットに送信するように構成できる。これにより、一旦アタッチ要求を拒否した候補ユニットから、再アタッチ要求が短い間隔で頻繁に到来すること(このような動作は、ユニット特定情報の棄却リスト305rr(図3)への登録動作の妨げともなる)を防止できる。上記報知情報としては、下流端のノードユニットから候補ユニット側の端末機機器である中継無線通信部9に返される、アタッチ棄却の理由コード(Cause Code:PDSCHを用いて送信される)を採用できる。例えば、LTEの仕様においては、理由コード22(Congestion:混雑)を受けた候補ユニットは、混雑状態の解消を見込んだ一定期間の経過後にのみ無線基地局部4への再アタッチが許可されるようになっており、上記の目的に適合した処理が実現される。また、理由コード15(ほかのトラッキングエリア候補に移れ)を用いることも有効である。LTEの仕様においては、理由コードを受けた候補ユニットは、他のトラッキングエリアに属する無線基地局部4へのアタッチを試みるので、アタッチ棄却された下流端のノードユニットに再度アタッチ要求するまでの時間を引き延ばすことができる。 The virtual wireless link construction control unit can be configured to transmit notification information to the candidate unit, which, when rejecting an attach request from the candidate unit, prompts the candidate unit to extend the period until the next attach request made to the candidate unit. This can prevent a candidate unit that has once rejected an attach request from frequently receiving reattach requests at short intervals (such an operation can also hinder the registration operation of the unit specific information in the rejection list 305rr (FIG. 3)). As the notification information, a cause code for the attachment rejection (Cause Code: transmitted using PDSCH) returned from the downstream node unit to the relay wireless communication unit 9, which is a terminal device on the candidate unit side, can be adopted. For example, in the LTE specification, a candidate unit that has received cause code 22 (Congestion) is permitted to reattach to the wireless base station unit 4 only after a certain period of time has elapsed in anticipation of the resolution of the congestion state, thereby realizing processing that meets the above purpose. It is also effective to use cause code 15 (move to another tracking area candidate). In the LTE specification, a candidate unit that receives a reason code attempts to attach to a wireless base station unit 4 that belongs to another tracking area, so it is possible to extend the time until it again requests attachment from the downstream node unit that was rejected for attachment.

以下、その具体的な処理の流れの一例について図22~図24を用いて説明する。ここでは、無線通信ユニット1(A)が候補ユニットとなり、下流端のノードユニットである無線通信ユニット1(B)の無線基地局部4に接続する場合を例にとる。まず、図22に示すように、候補ユニットとなる無線通信ユニット1(A)は、EPC機能部3の無線連携プロトコル層モジュール305p(無線リンク管理モジュール305pj)にて、アタッチ前の状態では前述の孤立モードの状態が確立されている(M101)。一方、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9は、T101にて探索用電波の送信によりセルサーチを行なう。 An example of a specific processing flow will be described below with reference to Figs. 22 to 24. Here, an example is taken of a case where a wireless communication unit 1 (A) is a candidate unit and connects to the wireless base station unit 4 of a wireless communication unit 1 (B) which is a downstream node unit. First, as shown in Fig. 22, the wireless communication unit 1 (A) which is a candidate unit has the aforementioned isolated mode state established in the wireless cooperation protocol layer module 305p (wireless link management module 305pj) of the EPC function unit 3 before attachment (M101). Meanwhile, the relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1 (A) performs a cell search by transmitting a search radio wave at T101.

無線通信ユニット1(B)の無線基地局部4は、この探索用電波が受信されたことを示す報知情報を、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9にMIBあるいはSIBを用いて返す(T102)。中継無線通信部9はこれを受け、T103にて無線基地局部4にアタッチ要求を行なう。T104では、図16で詳述したアタッチシーケンスが実行され、仮無線リンクが構築される。 The wireless base station unit 4 of the wireless communication unit 1 (B) returns notification information indicating that the search radio wave has been received to the relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1 (A) using an MIB or SIB (T102). In response to this, the relay wireless communication unit 9 makes an attach request to the wireless base station unit 4 in T103. In T104, the attach sequence detailed in FIG. 16 is executed, and a tentative wireless link is established.

無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9は、仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール305pに通知する。これにより、無線通信ユニット1(A)の動作モードは連携モードに移行する(M102)。これを受けて、無線連携プロトコル層モジュール305pは、ルーティング管理モジュール305pr及びトポロジ管理モジュール305ptを起動させ、図14Aにて説明したルーティング管理情報(U101参照)及び図15にて説明したトポロジ管理情報(U201)を、連携報知パケットにより、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3の無線連携プロトコル層モジュール305pに送信する。図中、太い破線は連携報知パケットを介した情報の流れを示す。 The relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1 (A) notifies the wireless cooperation protocol layer module 305p of wireless link update information indicating the establishment of a tentative wireless link. As a result, the operation mode of the wireless communication unit 1 (A) transitions to the cooperation mode (M102). In response to this, the wireless cooperation protocol layer module 305p starts the routing management module 305pr and the topology management module 305pt, and transmits the routing management information (see U101) described in FIG. 14A and the topology management information (U201) described in FIG. 15 to the wireless cooperation protocol layer module 305p of the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (B) by means of an cooperation notification packet. In the figure, the thick dashed lines indicate the flow of information via the cooperation notification packet.

無線連携プロトコル層モジュール305pでは、受信したトポロジ管理情報が示す無線通信ユニット1(A)と無線通信ユニット1(B)との接続トポロジ形態がトポロジ管理モジュール305ptにより解析され、禁止接続形態に該当していないかどうかを判断する(T107:トポロジアップデート照会)。図22においては、前述の無端化部分(ループ)の形成など、禁止接続形態に該当していた場合を示しており、トポロジ管理モジュール305ptはトポロジアップデートを棄却する(T108)。また、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9から認証用に取得したIMSIを、棄却リスト305rrに一定期間登録する(T109)。 In the wireless cooperation protocol layer module 305p, the topology management module 305pt analyzes the connection topology between the wireless communication unit 1(A) and the wireless communication unit 1(B) indicated in the received topology management information, and determines whether it corresponds to a prohibited connection topology (T107: Topology update inquiry). FIG. 22 shows a case where it corresponds to a prohibited connection topology, such as the formation of the aforementioned endless part (loop), and the topology management module 305pt rejects the topology update (T108). In addition, the IMSI obtained for authentication from the relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1(A) is registered in the rejection list 305rr for a certain period of time (T109).

無線連携プロトコル層モジュール305pはこの流れを受け、EPC機能部3に対して仮無線リンクの切断(デタッチ)を要求する(T110)。T107~T110に関与する制御情報は、無線通信ユニット1(B)にて、無線連携プロトコル層上におけるEPC機能部3内部での連携報知パケット送受信によりやり取りされる。 The wireless cooperation protocol layer module 305p receives this flow and requests the EPC function unit 3 to disconnect (detach) the virtual wireless link (T110). The control information related to T107 to T110 is exchanged by the wireless communication unit 1 (B) through the transmission and reception of cooperation notification packets within the EPC function unit 3 on the wireless cooperation protocol layer.

そして、T111では、無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3が、無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9との間でデタッチシーケンスを実行し、仮無線リンクが切断される。無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9は、仮無線リンク切断を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール305pに通知する。これにより、無線リンクは切断状態にアップデートされ(T112)、動作モードは孤立モードに移行する(M103)。なお、棄却リスト305rrに登録されたIMSIは、上記一定期間が経過すれば消去ないし無効化される。 Then, in T111, the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (B) executes a detach sequence with the relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1 (A), and the virtual wireless link is disconnected. The relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1 (A) notifies the wireless cooperation protocol layer module 305p of wireless link update information indicating disconnection of the virtual wireless link. As a result, the wireless link is updated to a disconnected state (T112), and the operation mode transitions to the isolated mode (M103). Note that the IMSI registered in the rejection list 305rr is erased or invalidated after the above-mentioned certain period has elapsed.

次に、図23は、無線通信ユニット1(A)と無線通信ユニット1(B)との接続トポロジ形態が禁止接続形態に該当していない場合の処理の例を示すものである。図22のT101~T103までの処理はこの場合も同様に実施されるが、図23では図示を省略している。また、図23のT304~T306までの処理は、図22のT104~T106までの処理と同じである。 Next, FIG. 23 shows an example of processing when the connection topology between wireless communication unit 1(A) and wireless communication unit 1(B) does not correspond to the prohibited connection topology. The processing from T101 to T103 in FIG. 22 is also performed in this case, but is omitted from FIG. 23. Also, the processing from T304 to T306 in FIG. 23 is the same as the processing from T104 to T106 in FIG. 22.

図23では、仮無線リンクが構築され(T304)、無線リンクがアップデートされた後(T305)、ルーティング管理情報及びトポロジ管理情報を受信した無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3では(T306)、無線連携プロトコル層モジュール305pがT307にて仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデートを実行する。また、T308では、受信したトポロジ管理情報が示す接続トポロジ形態がトポロジ管理モジュール305ptにより解析される(T308:トポロジアップデート照会)。トポロジ管理モジュール305ptは、T309にて当該接続トポロジ形態を受け入れ、トポロジ管理テーブル305ttの更新を行なう(トポロジアップデート受入)。一方、無線連携プロトコル層モジュール305pは、T310にてルーティング管理モジュール305prに対し、受信したルーティング管理情報の内容が受け入れ可能かどうかの照会を行なう(ルーティングアップデート照会)。ルーティング管理モジュール305prは、T311にて当該ルーティング管理情報の内容を受け入れ、ルーティング管理テーブル305fの更新を行なう(ルーティングアップデート受入)。無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3(無線連携プロトコル層モジュール305p)は、更新されたトポロジ管理情報及びルーティング情報を、連携報知パケットを介して、無線通信ユニット1(A)のEPC機能部3(無線連携プロトコル層モジュール305p)に送信する。仮無線リンクは、本構築状態の無線リンク(連携無線ベアラ)として引き継がれ、以下、該無線リンクを経由したユーザデータの伝送が開始される(M303)。 In FIG. 23, after a provisional wireless link is established (T304) and the wireless link is updated (T305), the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (B) that has received the routing management information and topology management information (T306) executes a wireless link update indicating the establishment of a provisional wireless link in T307 by the wireless cooperation protocol layer module 305p. In addition, in T308, the connection topology form indicated by the received topology management information is analyzed by the topology management module 305pt (T308: topology update inquiry). In T309, the topology management module 305pt accepts the connection topology form and updates the topology management table 305tt (topology update acceptance). Meanwhile, in T310, the wireless cooperation protocol layer module 305p inquires of the routing management module 305pr whether the contents of the received routing management information are acceptable (routing update inquiry). The routing management module 305pr accepts the contents of the routing management information at T311 and updates the routing management table 305f (routing update acceptance). The EPC function unit 3 (wireless cooperation protocol layer module 305p) of the wireless communication unit 1 (B) transmits the updated topology management information and routing information to the EPC function unit 3 (wireless cooperation protocol layer module 305p) of the wireless communication unit 1 (A) via an cooperation notification packet. The temporary wireless link is taken over as a wireless link (cooperating wireless bearer) in the actual construction state, and transmission of user data via the wireless link is started (M303).

最後に、図24は、図22の流れにより、一旦アタッチ棄却された候補ユニット(無線通信ユニット1(A))が、無線通信ユニット1(B)に再度アタッチ要求する場合の処理の流れを示すものである。無線通信ユニット1(A)は孤立モードとなっており(M201)、その中継無線通信部9がT201で無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3にアタッチ要求を出す。無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、このとき送信されてくる前述のIMSIを無線連携プロトコル層モジュール305pに照会する。無線連携プロトコル層モジュール305pのトポロジ管理モジュール305ptは、取得されたIMSIを棄却リスト305rr上にて検索する。受信したIMSIが、棄却リスト305rrに登録されたIMSIのいずれかと一致する場合は、T204にてアタッチ要求の棄却が指示される。これにより、仮無線リンクの構築はなされない。 Finally, FIG. 24 shows the flow of processing when a candidate unit (wireless communication unit 1(A)) whose attachment has been rejected according to the flow of FIG. 22 again requests attachment to wireless communication unit 1(B). The wireless communication unit 1(A) is in isolated mode (M201), and its relay wireless communication unit 9 issues an attachment request to the EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1(B) at T201. The EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1(B) queries the wireless cooperation protocol layer module 305p about the IMSI transmitted at this time. The topology management module 305pt of the wireless cooperation protocol layer module 305p searches the acquired IMSI on the rejection list 305rr. If the received IMSI matches any of the IMSIs registered in the rejection list 305rr, rejection of the attach request is instructed at T204. As a result, a tentative wireless link is not established.

無線通信ユニット1(B)のEPC機能部3は、T201にて無線通信ユニット1(A)の中継無線通信部9に対し、理由コードを付与してアタッチ棄却を通知する。このときの理由コードの番号は22(混雑:congestion)としているが、前述の通り15(ほかのトラッキングエリアに移れ)などであってもよい。 The EPC function unit 3 of the wireless communication unit 1 (B) notifies the relay wireless communication unit 9 of the wireless communication unit 1 (A) of the attachment rejection by adding a reason code at T201. The reason code number at this time is 22 (congestion), but as described above, it may be 15 (move to another tracking area), etc.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、あくまで例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。 The above describes an embodiment of the present invention, but it is merely an example and the present invention is not limited to this.

1(A),1(B) 無線通信ユニット
WS(A),WS(B) 大型船舶
2 MME
3 EPC機能部
300 ユーザデータパケット
350 連携報知パケット
301 CPU
302 RAM
303 マスクROM
304A 上流側通信インターフェース
304B 下流側通信インターフェース
305 フラッシュメモリ
305a 通信ファームウェア
305p 無線連携プロトコル層モジュール
305pr ルーティング管理モジュール
305f ルーティング管理テーブル
305pt トポロジ管理モジュール
305tt トポロジ管理テーブル
305rr 棄却リスト
305pj 無線リンク管理モジュール
305b MMEエンティティ
305c S-GWエンティティ
305d PーGWエンティティ
305g チャネルマップ
306 バス
21 二次電池モジュール
22 電源回路部
23 可搬型筐体
30,31 通信バス
4 無線基地局部
401 CPU
402 RAM
403 マスクROM
404 通信インターフェース
405 フラッシュメモリ
405a 通信ファームウェア
406 バス
412 無線通信部
5 UE(移動端末)
6 S-GW
7 P-GW
8 ルータ
9 中継無線通信部
901 CPU
902 RAM
903 マスクROM
905 フラッシュメモリ
905a 通信ファームウェア
906 バス
912 無線通信部
50(A),50(B) セル
55 無線リンク(連携無線ベアラ)
57 端末無線ベアラ
1(A), 1(B) Wireless communication units WS(A), WS(B) Large ship 2 MME
3 EPC function unit 300 User data packet 350 Linkage notification packet 301 CPU
302 RAM
303 Mask ROM
304A Upstream communication interface 304B Downstream communication interface 305 Flash memory 305a Communication firmware 305p Wireless cooperation protocol layer module 305pr Routing management module 305f Routing management table 305pt Topology management module 305tt Topology management table 305rr Rejection list 305pj Wireless link management module 305b MME entity 305c S-GW entity 305d P-GW entity 305g Channel map 306 Bus 21 Secondary battery module 22 Power supply circuit unit 23 Portable housing 30, 31 Communication bus 4 Wireless base station unit 401 CPU
402 RAM
403 Mask ROM
404 Communication interface 405 Flash memory 405a Communication firmware 406 Bus 412 Wireless communication unit 5 UE (mobile terminal)
6 S-GW
7 P-GW
8 Router 9 Relay wireless communication unit 901 CPU
902 RAM
903 Mask ROM
905 Flash memory 905a Communication firmware 906 Bus 912 Wireless communication unit 50(A), 50(B) Cell 55 Wireless link (associated wireless bearer)
57 Terminal Radio Bearer

Claims (12)

3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、
前記移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、
前記無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、
前記EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(以下、上流無線基地局部という)にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ(以下、上流無線リンクという)を介して、前記上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、
前記無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(以下、下流中継無線通信部という)からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ(以下、下流無線リンクという)を介し、前記下流ノードユニットとの連携接続が可能とされ、
前記EPC機能部は、前記通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、前記通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、
前記通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、前記上流ノードユニットのEPC制御部との間又は前記下流ノードユニットのEPC制御部との間にて前記連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、
前記通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに前記連携報知情報を組み込むとともに、前記上流ノードユニットとの間又は前記下流ノードユニットとの間での前記連携報知情報の送受信制御を、前記トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づく前記連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備え
前記連携報知パケットは、該連携報知パケットであることを示す識別情報を兼ねた固定送信先アドレスを有するIPパケットとして発行される
ことを特徴とする無線通信ユニット。
A wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal according to a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project),
a radio base station unit to which the mobile terminal can be connected via a terminal radio bearer;
an EPC (Evolved Packet Core) function unit that is connected to the wireless base station unit by wire and functions as a higher-level network control unit for the wireless base station unit;
a relay wireless communication unit that is wiredly connected to the EPC function unit and is attached to a wireless base station unit (hereinafter referred to as an upstream wireless base station unit) of an upstream node unit, which is another wireless communication unit on the upstream side, to enable an association connection with the upstream node unit via an upstream association wireless bearer (hereinafter referred to as an upstream wireless link);
the wireless base station unit is attached from a relay wireless communication unit (hereinafter referred to as a downstream relay wireless communication unit) of a downstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side, and thereby becomes capable of an association connection with the downstream node unit via a downstream association wireless bearer (hereinafter referred to as a downstream wireless link);
The EPC function unit includes a communication firmware storage unit that stores communication firmware in which the communication protocol stack is embedded, and a communication control unit that performs wireless network communication control by executing the communication firmware,
A wireless cooperation protocol layer is added as a new protocol layer on a layer above a transport layer on a control plane side of the communication protocol stack, the wireless cooperation protocol layer handling transmission and reception of cooperation broadcast information, which is broadcast information used for controlling establishment and management of the cooperation radio bearer between an EPC control unit of the upstream node unit or an EPC control unit of the downstream node unit,
the communication control unit includes a cooperation notification information transmission/reception control unit that incorporates the cooperation notification information into a cooperation notification packet defined on a wireless cooperation protocol layer, and executes transmission/reception control of the cooperation notification information between the upstream node unit or the downstream node unit as transmission/reception control of the cooperation notification packet based on a packet transmission/reception protocol defined on the transport layer ;
The association notification packet is issued as an IP packet having a fixed destination address that also serves as identification information indicating that the association notification packet is the association notification packet.
16. A wireless communication unit comprising:
記通信プロトコルスタックにおいて前記無線連携プロトコル層が構築される前記トランスポート層がUDP(User Datagram Protocol)層である請求項1に記載の無線通信ユニット。 The wireless communication unit according to claim 1 , wherein the transport layer in the communication protocol stack on which the wireless cooperation protocol layer is constructed is a User Datagram Protocol (UDP) layer. 前記通信制御部は、
自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニットを他ノードユニットとして、該他ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末のノードアドレスを含むルーティング管理情報を前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから、前記連携報知情報として受信することを前記連携報知情報送受信制御部に対し指令するルーティング管理情報受信制御司令部と、
前記自ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末のノードアドレスを含むルーティング管理情報を、前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから受信される前記他ノードユニットのルーティング管理情報と統合するルーティング管理情報統合処理部と、
統合後の前記ルーティング管理情報をルーティング管理情報記憶部に記憶させるルーティング管理情報記憶制御部と、
統合後のルーティング管理情報を前記連携報知情報として前記下流ノードユニット又は前記上流ノードユニットに向け送信することを、前記連携報知情報送受信制御部に対し指令するルーティング管理情報送信制御司令部と、
前記ルーティング管理情報記憶部に記憶された前記ルーティング管理情報を参照することによりユーザデータの転送先となる移動端末のノードアドレスを特定し、前記通信プロトコルスタックのユーザプレーン側にて前記ユーザデータの転送制御を行なうユーザデータ転送制御部と、
を備える請求項1又は請求項に記載の無線通信ユニット。
The communication control unit
a routing management information reception control command unit which commands the association notification information transmission/reception control unit to receive, as the association notification information, from a wireless communication unit connected upstream or downstream of the own node unit as an other node unit, routing management information including a node address of a mobile terminal connected to the wireless base station unit of the other node unit, from the upstream node unit or the downstream node unit;
a routing management information integration processing unit that integrates routing management information including a node address of a mobile terminal currently connected to the wireless base station unit of the node unit itself with routing management information of the other node unit received from the upstream node unit or the downstream node unit;
a routing management information storage control unit that stores the integrated routing management information in a routing management information storage unit;
a routing management information transmission control command unit that instructs the association notification information transmission/reception control unit to transmit the integrated routing management information as the association notification information to the downstream node unit or the upstream node unit;
a user data transfer control unit that identifies a node address of a mobile terminal to which user data is to be transferred by referring to the routing management information stored in the routing management information storage unit, and controls transfer of the user data on a user plane side of the communication protocol stack;
3. A wireless communication unit according to claim 1 or 2 , comprising:
前記通信制御部は、
前記自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニット群について、該無線通信ユニット群に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから、前記連携報知情報として受信することを前記連携報知情報送受信制御部に対し指令する無線接続トポロジ情報受信制御司令部と、
前記上流ノードユニット又は前記下流ノードユニットから受信された前記無線接続トポロジ情報の内容を、該無線接続トポロジ情報が特定する前記無線通信ユニット群に自ノードユニットを組み込んだ形で更新する無線接続トポロジ情報更新処理部と、
更新後の前記無線接続トポロジ情報を無線接続トポロジ情報記憶部に記憶させる無線接続トポロジ情報記憶制御部と、
更新後の前記無線接続トポロジ情報を前記下流ノードユニット又は前記上流ノードユニットに向け送信することを、前記連携報知情報送受信制御部に対し指令する無線接続トポロジ情報送信司令部とを備え、
前記ユーザデータ転送制御部は、前記無線接続トポロジ情報記憶部に記憶された前記無線接続トポロジ情報に基づいて前記ユーザデータの転送制御を行なう請求項3に記載の無線通信ユニット。
The communication control unit
a wireless connection topology information reception control command unit that instructs the association notification information transmission/reception control unit to receive, as the association notification information, wireless connection topology information that identifies each wireless communication unit included in a wireless communication unit group connected upstream or downstream of the own node unit, together with a connection order, from the upstream node unit or the downstream node unit;
a wireless connection topology information update processing unit that updates the content of the wireless connection topology information received from the upstream node unit or the downstream node unit by incorporating the node unit itself into the wireless communication unit group specified by the wireless connection topology information;
a wireless connection topology information storage control unit that stores the updated wireless connection topology information in a wireless connection topology information storage unit;
a wireless connection topology information transmission command unit that instructs the association notification information transmission/reception control unit to transmit the updated wireless connection topology information to the downstream node unit or the upstream node unit;
4. The wireless communication unit according to claim 3 , wherein the user data transfer control section controls transfer of the user data based on the wireless connection topology information stored in the wireless connection topology information storage section.
前記通信制御部は、
前記下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットとの間に前記下流無線リンクを本構築するのに先立って、前記候補ユニットからのアタッチ要求を受けることにより該候補ユニットとの間に仮無線リンクを構築する仮無線リンク構築制御部と、
前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築許可判定に参照する判定参照情報を前記連携報知情報として、前記候補ユニットから前記仮無線リンクを介して受信することを前記連携報知情報送受信制御部に対し指令する判定参照情報受信制御司令部と、
受信した前記判定参照情報に基づき前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築許可判定を行なう下流無線リンク本構築許可判定部と、
前記本構築許可判定の結果が肯定的であった場合は前記仮無線リンクを前記下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、前記本構築許可判定の結果が否定的であった場合は前記仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行する下流無線リンク構築制御部とを有する請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。
The communication control unit
a provisional wireless link establishment control unit that establishes a provisional wireless link with a candidate unit, which is a wireless communication unit that is a candidate for the downstream node unit, upon receiving an attach request from the candidate unit, prior to establishing the downstream wireless link with the candidate unit;
a determination reference information reception control command unit that instructs the association notification information transmission/reception control unit to receive, as the association notification information, determination reference information to be referred to in determining whether to allow the establishment of the downstream wireless link for the candidate unit from the candidate unit via the provisional wireless link;
a downstream wireless link final establishment permission determination unit that performs a final establishment permission determination for the downstream wireless link for the candidate unit based on the received determination reference information;
A wireless communication unit as described in any one of claims 1 to 4, further comprising a downstream wireless link construction control unit that transitions the provisional wireless link to a formal construction state as the downstream wireless link if the result of the determination as to whether or not the formal construction is permitted is positive, while executing a detach sequence to cancel the construction state of the provisional wireless link if the result of the determination as to whether or not the formal construction is permitted is negative.
前記判定参照情報は、自ノードユニットよりも下流側又は上流側に接続されている前記候補ユニットを含む無線通信ユニット群について、該無線通信ユニット群に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を含むものであり、
前記下流無線リンク本構築許可判定部は、前記無線接続トポロジ情報が示す前記無線通信ユニット群の接続形態が、予め定められた禁止接続形態に該当する場合に、前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築を非許可として判定するものである請求項5に記載の無線通信ユニット。
the determination reference information includes wireless connection topology information for identifying, with respect to a wireless communication unit group including the candidate unit connected downstream or upstream of the own node unit, each wireless communication unit included in the wireless communication unit group together with a connection order;
The wireless communication unit described in claim 5, wherein the downstream wireless link final construction permission determination unit determines that the final construction of the downstream wireless link to the candidate unit is not permitted when the connection form of the group of wireless communication units indicated by the wireless connection topology information corresponds to a predetermined prohibited connection form.
前記禁止接続形態は、前記自ノードユニットよりも上流側に接続されている他ノードユニットのいずれかと同一の無線通信ユニットが前記候補ユニットとなる接続形態である請求項6に記載の無線通信ユニット。 7. The wireless communication unit according to claim 6, wherein the prohibited connection configuration is a configuration in which the candidate unit is the same wireless communication unit as any one of the other node units connected upstream of the own node unit. 前記通信制御部は、
前記候補ユニットから前記アタッチ要求を受けるに伴い、該候補ユニットから、該候補ユニットが固有に有するユニット特定情報を取得するユニット特定情報取得部と、
前記候補ユニットに対する前記下流無線リンクの本構築許可判定が否定的であった場合に、該候補ユニットの前記ユニット特定情報を接続非許可ユニット登録部に登録する接続非許可ユニット登録制御部と、
前記デタッチシーケンスの実行後に前記候補ユニットから再度アタッチ要求を受けた際に、該候補ユニットから取得される前記ユニット特定情報を、前記接続非許可ユニット登録部に登録済みのユニット特定情報と照合するユニット特定情報照合部を備え、
前記仮無線リンク構築制御部は、前記候補ユニットから取得したユニット特定情報と照合一致するユニット特定情報が前記接続非許可ユニット登録部に非登録の場合は前記候補ユニットからのアタッチ要求を受け入れて前記仮無線リンクを構築し、前記ユニット特定情報が前記接続非許可ユニット登録部に登録済みの場合は前記候補ユニットからのアタッチ要求を拒否する請求項又は請求項に記載の無線通信ユニット。
The communication control unit
a unit identification information acquisition unit that acquires unit identification information inherent to the candidate unit from the candidate unit upon receiving the attach request from the candidate unit;
a connection-disallowed unit registration control unit that registers the unit identification information of the candidate unit in a connection-disallowed unit registration unit when the determination of whether or not the downstream wireless link is allowed to be established for the candidate unit is negative;
a unit identification information matching unit that, when receiving an attach request from the candidate unit again after the execution of the detach sequence, matches the unit identification information acquired from the candidate unit with unit identification information registered in the connection unauthorized unit registration unit;
The wireless communication unit described in claim 6 or claim 7, wherein the virtual wireless link construction control unit accepts an attach request from the candidate unit and constructs the virtual wireless link if the unit identification information that matches the unit identification information acquired from the candidate unit is not registered in the connection non-permitted unit registration unit , and rejects the attach request from the candidate unit if the unit identification information is registered in the connection non - permitted unit registration unit.
前記接続非許可ユニット登録制御部は、前記接続非許可ユニット登録部に前記ユニット特定情報を、予め定められた登録有効期間だけ登録するとともに、該登録有効期間が満了するに伴い前記ユニット特定情報の登録状態を無効化するものである請求項8に記載の無線通信ユニット。 The wireless communication unit described in claim 8, wherein the non-connection-permitted unit registration control unit registers the unit identification information in the non-connection-permitted unit registration unit for a predetermined registration validity period, and invalidates the registration status of the unit identification information when the registration validity period expires. 前記ユニット特定情報取得部は、前記候補ユニットに対するアタッチシーケンスにおいて該候補ユニットを接続認証するためのIMSI(International Mobile Subscriber Identity)情報を前記ユニット特定情報として取得する請求項又は請求項に記載の無線通信ユニット。 10. The wireless communication unit according to claim 8 , wherein the unit identification information acquisition unit acquires, as the unit identification information, IMSI (International Mobile Subscriber Identity) information for connection authentication of the candidate unit in an attach sequence for the candidate unit. 前記仮無線リンク構築制御部は、前記候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するに伴い、前記候補ユニットに対し、当該候補ユニットになされる次回のアタッチ要求までの期間延長を促す報知情報を前記候補ユニットに送信する請求項ないし請求項10のいずれか1項に記載の無線通信ユニット。 The wireless communication unit according to any one of claims 8 to 10, wherein the virtual wireless link construction control unit, upon rejecting an attach request from the candidate unit, transmits notification information to the candidate unit prompting the candidate unit to extend the period until the next attach request made to the candidate unit. 3GPP(Third Generation Partnership Project)で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、前記移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、前記無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するEPC(Evolved Packet Core)機能部と、前記EPC機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部(以下、上流無線基地局部という)からのアタッチを受けることにより、上流側の連携無線ベアラ(以下、上流無線リンクという)を介して、前記上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、前記無線基地局部は、下流側他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部(以下、下流中継無線通信部という)にアタッチすることにより、下流側の連携無線ベアラ(以下、下流無線リンクという)を介して前記下流ノードユニットとの連携接続が可能とされ、前記EPC機能部は、前記通信プロトコルスタックが組み込まれた通信ファームウェアを記憶する通信ファームウェア記憶部と、前記通信ファームウェアの実行により無線ネットワーク通信制御を行なう通信制御部とを備え、前記通信プロトコルスタックのコントロールプレーン側においてトランスポート層の上位層側に新たなプロトコル層として、前記上流ノードユニットのEPC制御部との間又は前記下流ノードユニットのEPC制御部との間にて前記連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する報知情報である連携報知情報の送受信を取り扱う無線連携プロトコル層が付加されており、前記通信制御部は、無線連携プロトコル層上にて定義される連携報知パケットに前記連携報知情報を組み込むとともに、前記上流ノードユニットとの間又は前記下流ノードユニットとの間での前記連携報知情報の送受信制御を、前記トランスポート層上にて規定されるパケット送受信プロトコルに従い前記連携報知パケットの送受信制御として実行する連携報知情報送受信制御部を備えた無線通信ユニットが、前記連携無線ベアラにて複数相互に接続された無線通信ユニット群からなり、
複数の前記無線通信ユニットの任意の1つをなす第一無線通信ユニットに前記端末無線ベアラを介して接続された前記移動端末と、他の任意の1つをなす第二無線通信ユニットに前記端末無線ベアラを介して接続された前記移動端末とが、前記第一無線通信ユニットから前記第二無線通信ユニットに至る2以上の無線通信ユニットと、それら無線通信ユニットを相互に接続する前記連携無線ベアラとを介してユーザデータの送受信を行なうようにし
前記連携報知パケットは、該連携報知パケットであることを示す識別情報を兼ねた固定送信先アドレスを有するIPパケットとして発行される
ことを特徴とする無線ネットワークシステム。
A wireless communication unit for performing wireless network communication with a mobile terminal in accordance with a communication protocol stack defined by 3GPP (Third Generation Partnership Project), comprising: a wireless base station unit to which the mobile terminal can be connected via a terminal wireless bearer; and an Evolved Packet Control (EPC) unit that is wired connected to the wireless base station unit and functions as a higher-level network controller for the wireless base station unit. and a relay wireless communication unit that is wired-connected to the EPC functional unit and that is capable of an association connection with the upstream node unit via an upstream association wireless bearer (hereinafter referred to as an upstream wireless link) by receiving an attachment from a wireless base station unit of an upstream node unit, which is another wireless communication unit on the upstream side, and the wireless base station unit is capable of an association connection with the downstream node unit via a downstream association wireless bearer (hereinafter referred to as a downstream wireless link) by attaching to a relay wireless communication unit of a downstream node unit, which is another wireless communication unit on the downstream side, and the EPC functional unit includes a communication firmware storage unit that stores communication firmware in which the communication protocol stack is incorporated, and a communication control unit that performs wireless network communication control by executing the communication firmware. a wireless cooperation protocol layer that handles transmission and reception of cooperation notification information, which is notification information used for controlling establishment and management of the cooperation radio bearer between an EPC control unit of the upstream node unit or an EPC control unit of the downstream node unit, is added as a new protocol layer on the upper layer side of the transport layer on the control plane side of the communication protocol stack, and the communication control unit incorporates the cooperation notification information into an cooperation notification packet defined on the wireless cooperation protocol layer, and controls transmission and reception of the cooperation notification information between the upstream node unit or the downstream node unit as transmission and reception control of the cooperation notification packet in accordance with a packet transmission and reception protocol defined on the transport layer, the wireless communication unit being a group of wireless communication units mutually connected by the cooperation radio bearer;
the mobile terminal connected to a first wireless communication unit constituting any one of the plurality of wireless communication units via the terminal wireless bearer, and the mobile terminal connected to a second wireless communication unit constituting any other one of the plurality of wireless communication units via the terminal wireless bearer transmit and receive user data via two or more wireless communication units extending from the first wireless communication unit to the second wireless communication unit and the association wireless bearer mutually connecting the wireless communication units ;
The association notification packet is issued as an IP packet having a fixed destination address that also serves as identification information indicating that the association notification packet is the association notification packet.
A wireless network system comprising:
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