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JP7616357B2 - Wireless communication system, wireless communication method, and communication path determination device - Google Patents
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JP7616357B2 - Wireless communication system, wireless communication method, and communication path determination device - Google Patents

Wireless communication system, wireless communication method, and communication path determination device Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システム、無線通信方法、及び通信経路決定装置に関する。 The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication method, and a communication path determination device.

モバイルネットワークを構築するために、静止衛星・中軌道衛星(MEO:Medium Earth Orbit)・低軌道衛星(LEO:Low Earth Orbit)・高高度疑似衛星(HAPS:High Altitude Platform Station)、飛行機、及びドローンなどを利用する技術が知られている。 To build mobile networks, technologies that use geostationary satellites, medium earth orbit satellites (MEO: Medium Earth Orbit), low earth orbit satellites (LEO: Low Earth Orbit), high altitude pseudo satellites (HAPS: High Altitude Platform Station), airplanes, drones, etc. are known.

例えば、低軌道衛星ネットワークは、静止衛星よりも地上からの距離が短いため、伝搬遅延が小さく、送受信に必要な電力コストも少ない。また、低軌道衛星は、軌道から位置を算出することも可能である。For example, low-earth-orbit satellite networks are closer to the ground than geostationary satellites, so they have smaller propagation delays and require less power for transmission and reception. Low-earth-orbit satellites can also calculate their position from their orbits.

しかし、低軌道衛星ネットワークは、地球全域をカバーしていても、ネットワーク利用者の分布に偏りがあるために、トラヒックが特定の地域をカバーしている衛星中継局(以下、ノード局)に集中してしまうことがある。However, even though low-earth orbit satellite networks cover the entire globe, due to uneven distribution of network users, traffic can sometimes be concentrated at satellite relay stations (hereinafter referred to as node stations) that cover specific regions.

例えば、非特許文献1には、トラヒック分布の偏りによる輻輳発生を抑制するために、輻輳予測を用いて負荷分散を行うトラヒック制御方式が開示されている。For example, non-patent document 1 discloses a traffic control method that uses congestion prediction to distribute the load in order to suppress congestion caused by bias in traffic distribution.

工藤大吾、外2名、「LEO衛星IPネットワークにおける輻輳予測を用いたトラヒック制御」、信学技報、電子情報通信学会、2008年5月、pp.19-24Daigo Kudo and 2 others, "Traffic Control Using Congestion Prediction in LEO Satellite IP Networks," IEICE Technical Report, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, May 2008, pp.19-24

例えば、地上局又は地上端末局とノード局とのリンクが切断された場合、ノード局は、次にリンクが確立されるまでトラフィックを一時的に保持(以下、バッファリング)する必要がある。For example, if a link between a ground station or ground terminal station and a node station is cut off, the node station needs to temporarily hold (hereinafter referred to as buffer) the traffic until the link is next established.

しかしながら、従来は、トラフィック制御を行う場合に、バッファリングによる遅延時間が考慮されておらず、システム全体のスループットが低下してしまうことがあった。つまり、低軌道衛星ネットワークなどでは、リンクやトラフィックなどの状態に応じてスループットを向上させる制御が必要になることがある。 However, in the past, traffic control did not take into account delays caused by buffering, which could result in a decrease in the throughput of the entire system. In other words, in low-earth orbit satellite networks, for example, it is sometimes necessary to implement controls to improve throughput depending on the state of the link, traffic, etc.

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、移動するノード局を介して効率的に無線通信を行うことを可能にする無線通信システム、無線通信方法、及び通信経路決定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a wireless communication system, a wireless communication method, and a communication path determination device that enable efficient wireless communication via moving node stations.

本発明の一実施形態にかかる無線通信システムは、送信装置から受信装置へ送信するデータを、少なくともいずれかが移動する複数のノード局を介した通信経路で無線により伝送する無線通信システムにおいて、前記ノード局それぞれの位置を示す位置情報、及び前記ノード局それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出する情報算出部と、前記情報算出部が算出した位置情報に基づいて、前記送信装置から前記ノード局へのリンクの伝搬時間、前記ノード局間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでに前記ノード局それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及び前記ノード局から前記受信装置へのリンクの伝搬時間を算出する第1算出部と、前記情報算出部が算出した負荷情報に基づいて、前記ノード局それぞれのキューイング時間を算出する第2算出部と、前記第1算出部が算出した時間それぞれ、及び前記第2算出部が算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和を前記送信装置から前記受信装置への経路それぞれに対して算出する遅延時間算出部と、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定する決定部とを有することを特徴とする。 In one embodiment of the present invention, a wireless communication system transmits data to be transmitted from a transmitting device to a receiving device wirelessly over a communication path via a plurality of node stations, at least one of which moves. The wireless communication system includes an information calculation unit that calculates location information indicating the location of each of the node stations and load information indicating the load due to traffic of each of the node stations, a first calculation unit that calculates, based on the location information calculated by the information calculation unit, a propagation time of the link from the transmitting device to the node station, a propagation time of each of the links between the node stations, a buffering time in which each of the node stations should hold data until the link is established, and a propagation time of the link from the node station to the receiving device, based on the load information calculated by the information calculation unit, a second calculation unit that calculates a queuing time of each of the node stations based on the load information calculated by the information calculation unit, a delay time calculation unit that calculates the sum of delay times occurring in data transmission for each of the paths from the transmitting device to the receiving device based on each of the times calculated by the first calculation unit and each of the times calculated by the second calculation unit, and a determination unit that determines the path that minimizes the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit as the communication path.

また、本発明の一実施形態にかかる無線通信方法は、送信装置から受信装置へ送信するデータを、少なくともいずれかが移動する複数のノード局を介した通信経路で無線により伝送する無線通信方法において、前記ノード局それぞれの位置を示す位置情報、及び前記ノード局それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出する情報算出工程と、算出した位置情報に基づいて、前記送信装置から前記ノード局へのリンクの伝搬時間、前記ノード局間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでに前記ノード局それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及び前記ノード局から前記受信装置へのリンクの伝搬時間を算出する第1算出工程と、算出した負荷情報に基づいて、前記ノード局それぞれのキューイング時間を算出する第2算出工程と、前記第1算出工程により算出した時間それぞれ、及び前記第2算出工程により算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和を前記送信装置から前記受信装置への経路それぞれに対して算出する遅延時間算出工程と、算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定する決定工程とを含むことを特徴とする。In addition, a wireless communication method according to one embodiment of the present invention is a wireless communication method for wirelessly transmitting data to be transmitted from a transmitting device to a receiving device over a communication path via a plurality of node stations, at least one of which moves, the method comprising the steps of: an information calculation step of calculating location information indicating the location of each of the node stations and load information indicating the load due to traffic of each of the node stations; a first calculation step of calculating, based on the calculated location information, a propagation time of the link from the transmitting device to the node station, a propagation time of each of the links between the node stations, a buffering time in which each of the node stations should hold data until the link is established, and a propagation time of the link from the node station to the receiving device; a second calculation step of calculating, based on the calculated load information, a queuing time of each of the node stations; a delay time calculation step of calculating, based on each of the times calculated by the first calculation step and each of the times calculated by the second calculation step, a sum of delay times occurring in data transmission for each of the paths from the transmitting device to the receiving device; and a determination step of determining, as the communication path, a path that minimizes the sum of the calculated delay times.

また、本発明の一実施形態にかかる通信経路決定装置は、送信装置から受信装置へ送信するデータを、少なくともいずれかが移動する複数のノード局を介して無線により伝送する通信経路を決定する通信経路決定装置において、前記ノード局それぞれの位置を示す位置情報、及び前記ノード局それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出する情報算出部と、前記情報算出部が算出した位置情報に基づいて、前記送信装置から前記ノード局へのリンクの伝搬時間、前記ノード局間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでに前記ノード局それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及び前記ノード局から前記受信装置へのリンクの伝搬時間を算出する第1算出部と、前記情報算出部が算出した負荷情報に基づいて、前記ノード局それぞれのキューイング時間を算出する第2算出部と、前記第1算出部が算出した時間それぞれ、及び前記第2算出部が算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和を前記送信装置から前記受信装置への経路それぞれに対して算出する遅延時間算出部と、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定する決定部とを有することを特徴とする。In addition, a communication path determination device according to one embodiment of the present invention is a communication path determination device that determines a communication path for wirelessly transmitting data to be transmitted from a transmitting device to a receiving device via a plurality of node stations, at least one of which moves, and is characterized by having an information calculation unit that calculates location information indicating the location of each of the node stations and load information indicating the load due to traffic of each of the node stations, a first calculation unit that calculates, based on the location information calculated by the information calculation unit, the propagation time of the link from the transmitting device to the node station, the propagation time of each of the links between the node stations, the buffering time in which each of the node stations should hold data until the link is established, and the propagation time of the link from the node station to the receiving device, a second calculation unit that calculates the queuing time of each of the node stations based on the load information calculated by the information calculation unit, a delay time calculation unit that calculates the sum of delay times occurring in data transmission for each of the paths from the transmitting device to the receiving device based on each of the times calculated by the first calculation unit and each of the times calculated by the second calculation unit, and a determination unit that determines the path for which the sum of the delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest as the communication path.

本発明によれば、移動するノード局を介して効率的に無線通信を行うことを可能にする。 The present invention makes it possible to efficiently carry out wireless communication via moving node stations.

無線通信システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a wireless communication system. 比較例としての無線通信システムの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a wireless communication system as a comparative example. 比較例としての無線通信システムの動作を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation of a wireless communication system as a comparative example. 一実施形態にかかる無線通信システムの構成と第1動作を例示する図である。1 is a diagram illustrating a configuration and a first operation of a wireless communication system according to an embodiment; 一実施形態にかかる地上局の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a ground station according to an embodiment. 通信経路算出部が有する機能を例示する機能ブロック図である。4 is a functional block diagram illustrating functions of a communication path calculation unit. FIG. 一実施形態にかかる無線通信システムの構成と第2動作を例示する図である。1 is a diagram illustrating a configuration and a second operation of a wireless communication system according to an embodiment; 一実施形態にかかる無線通信システムが第2動作を行う場合に通信経路算出部が行う処理を例示するフローチャートである。11 is a flowchart illustrating a process performed by a communication path calculation unit when the wireless communication system according to an embodiment performs a second operation. 一実施形態にかかる無線通信システムの構成と第3動作を例示する図である。11 is a diagram illustrating a configuration and a third operation of a wireless communication system according to an embodiment. FIG.

まず、本発明がなされるに至った背景について、より具体的に説明する。図1は、無線通信システム1の構成例を示す図である。図1に示すように、無線通信システム1は、例えば複数のノード局2を介する通信経路のいずれかを用いて、端末局(地上端末局)10それぞれが地上局(衛星地上局)3に接続されるように構成されている。First, the background to the invention will be described in more detail. Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a wireless communication system 1. As shown in Fig. 1, the wireless communication system 1 is configured such that each terminal station (terrestrial terminal station) 10 is connected to a terrestrial station (satellite terrestrial station) 3 using, for example, one of the communication paths via a plurality of node stations 2.

端末局10及び地上局3は、送信装置としての機能と、受信装置としての機能をそれぞれ備え、双方向の無線通信を行う。端末局10は、複数のノード局2を介する通信経路のいずれかを用いて、他の端末局10と無線通信を行ってもよい。ノード局2それぞれは、例えば低軌道衛星(移動衛星)又は静止衛星などの移動する中継局である。なお、無線通信システム1における各無線リンクは、通信回線及び制御回線を含む。The terminal station 10 and the ground station 3 each have a function as a transmitting device and a function as a receiving device, and perform two-way wireless communication. The terminal station 10 may perform wireless communication with other terminal stations 10 using any of the communication paths via multiple node stations 2. Each node station 2 is a mobile relay station such as a low-earth orbit satellite (mobile satellite) or a geostationary satellite. Each wireless link in the wireless communication system 1 includes a communication line and a control line.

ノード局2は、低軌道衛星である場合には、地球表面からの高度が例えば2000km以下である上空を移動する。また、ノード局2は、静止衛星である場合には、地球表面からの高度が36000km前後である静止軌道上を地球の自転周期と同じ周期で地球に対して公転するように移動する。If the node station 2 is a low-orbit satellite, it moves in the sky at an altitude of, for example, 2000 km or less above the Earth's surface. If the node station 2 is a geostationary satellite, it moves in a geostationary orbit at an altitude of about 36000 km above the Earth's surface, revolving around the Earth with the same period as the Earth's rotation period.

また、ノード局2は、中軌道衛星、高高度疑似衛星、又は飛行機などの他の移動する中継局であってもよい。また、無線通信システム1における各接続(リンク)は、電波による無線通信により実現されてもよいし、光通信などの他の無線通信により実現されてもよい。 The node station 2 may also be a medium-earth orbit satellite, a high-altitude pseudo satellite, or another mobile relay station such as an airplane. Each connection (link) in the wireless communication system 1 may be realized by wireless communication using radio waves, or by other wireless communication such as optical communication.

図2は、比較例としての無線通信システムの構成例を示す図である。図2に示すように、端末局10は、複数のノード局2(ノード局2-1~ノード局2-8いずれか)を介して地上局3との間で無線通信を行う。ここでは、端末局10は、送信装置であるとし、受信装置としての地上局3に対してデータを送信することとする。 Figure 2 is a diagram showing an example of the configuration of a wireless communication system as a comparative example. As shown in Figure 2, a terminal station 10 performs wireless communication with a ground station 3 via multiple node stations 2 (any of node stations 2-1 to 2-8). Here, the terminal station 10 is assumed to be a transmitting device, and to transmit data to the ground station 3, which is a receiving device.

図2に示した無線通信システムは、下式(1)に概要を示した遅延時間の総和Tが最小となる経路を通信経路として、端末局10が地上局3へデータを送信する。In the wireless communication system shown in Figure 2, the terminal station 10 transmits data to the ground station 3 via the communication path that minimizes the total delay time T, as outlined in equation (1) below.

T=T×N+T×N+T ・・・(1) T=T L ×N L +T q ×N S +T E ...(1)

ただし、
:ノード局2とノード局2の間のリンクの伝搬時間
:ノード局2と端末局10又は地上局3の間のリンクの伝搬時間
:ノード局2のキューイング時間
:経路に含まれるノード局2とノード局2の間のリンク総数
:経路に含まれるノード局2の総数
however,
T L : Propagation time of the link between the node stations 2. T E : Propagation time of the link between the node station 2 and the terminal station 10 or the earth station 3. T q : Queuing time of the node station 2. N L : Total number of links between the node stations 2 included in the route. N S : Total number of node stations 2 included in the route.

図2に示した無線通信システムにおいて、最短経路は、太破線矢印で示した経路Aである。しかし、例えばノード局2-2及びノード局2-3に対するトラフィックが集中して輻輳が発生した場合、無線通信システムは、上式(1)に基づく最短の経路Aではなく、経路Bを通信経路とする。このように、キューイング時間が閾値以上のノード局2-2及びノード局2-3を経由しない経路の中で遅延時間の総和Tが最小となる迂回経路を通信経路とすることにより、輻輳を回避することができる。 In the wireless communication system shown in Figure 2, the shortest route is route A, indicated by the thick dashed arrow. However, for example, if traffic is concentrated on node station 2-2 and node station 2-3, causing congestion, the wireless communication system will use route B as the communication route, rather than the shortest route A based on equation (1) above. In this way, congestion can be avoided by using as the communication route a detour route with the smallest total delay time T that does not pass through node station 2-2 and node station 2-3, which have queuing times equal to or greater than a threshold.

しかし、実際の無線通信システムでは、サービス導入当初である場合や、コスト面などの理由により、ノード局2が密に配置されておらず、地上局3又は端末局10が通信可能なノード局2が1つも存在しない場合が想定される。However, in an actual wireless communication system, when the service is first introduced or for cost reasons or other reasons, it is conceivable that the node stations 2 are not densely arranged and there are no node stations 2 with which the ground station 3 or terminal station 10 can communicate.

例えば、図3に示したように、ノード局2-4と地上局3との間でリンクが切断されて通信不可となった場合、通信経路が最短経路A又は迂回経路Bのいずれであっても、ノード局2-4は、地上局3との通信が可能になるまでトラフィックを一時的に保持(バッファリング)する必要がある。For example, as shown in Figure 3, if the link between node station 2-4 and ground station 3 is severed and communication becomes impossible, regardless of whether the communication path is the shortest path A or the detour path B, node station 2-4 needs to temporarily hold (buffer) the traffic until communication with ground station 3 becomes possible.

この場合、従来技術では、バッファリングによる遅延時間を考慮した制御を行うことができず、無線通信システム全体のスループットが低下してしまう。In this case, conventional technology is unable to perform control that takes into account the delay time caused by buffering, which reduces the throughput of the entire wireless communication system.

そこで、実施形態にかかる無線通信システムは、移動するノード局と受信装置とのリンクが切断された場合にも、効率的に無線通信を行うことを可能にするように構成されている。Therefore, the wireless communication system of the embodiment is configured to enable efficient wireless communication even when the link between the moving node station and the receiving device is disconnected.

次に、実施形態にかかる無線通信システムの構成例について説明する。以下、実施形態にかかる無線通信システムにおいて、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。Next, an example of the configuration of a wireless communication system according to an embodiment will be described. In the wireless communication system according to the embodiment, the configuration that is substantially the same as the configuration described above is denoted by the same reference numerals.

図4は、一実施形態にかかる無線通信システム1の構成と第1動作を例示する図である。図4に示すように、無線通信システム1は、例えばノード局2-1~2-7のいずれか複数個を用いた通信経路により、端末局10が地上局3aに対してデータを送信する。 Figure 4 is a diagram illustrating a configuration and a first operation of a wireless communication system 1 according to one embodiment. As shown in Figure 4, in the wireless communication system 1, the terminal station 10 transmits data to the ground station 3a via a communication path using, for example, any one or more of the node stations 2-1 to 2-7.

つまり、無線通信システム1は、送信装置となる端末局10から受信装置となる地上局3aへ送信するデータを、少なくともいずれかが移動するノード局2-1~2-7の複数個を介した通信経路で無線により伝送する。地上局3aが送信装置となり、端末局10が受信装置となる場合も同様である。なお、ノード局2-1~2-7のように複数ある構成のいずれかを特定しない場合には、単にノード局2などと略記する。 In other words, the wireless communication system 1 wirelessly transmits data from the terminal station 10, which acts as a transmitting device, to the ground station 3a, which acts as a receiving device, via a communication path that passes through multiple node stations 2-1 to 2-7, at least one of which moves. The same applies when the ground station 3a acts as the transmitting device and the terminal station 10 acts as the receiving device. Note that when there is no need to specify which of the multiple configurations, such as the node stations 2-1 to 2-7, it will simply be abbreviated as node station 2, etc.

ここでは、ノード局2-1~2-6は、低軌道衛星であるとする。また、ノード局2-7は、静止衛星であり、常に地上局3aと通信可能な絶対ノード局であるとする。そして、無線通信システム1は、下式(2)に概要を示した遅延時間の総和Tが最小となる経路を通信経路として、端末局10が地上局3aへデータを送信する。Here, node stations 2-1 to 2-6 are assumed to be low-earth orbit satellites. Node station 2-7 is assumed to be a geostationary satellite and an absolute node station that can always communicate with ground station 3a. In wireless communication system 1, terminal station 10 transmits data to ground station 3a via a communication path that minimizes the total delay time T as outlined in equation (2) below.

T=T×N+T×N+T+T ・・・(2) T=T L ×N L +T q ×N S +T E +T b ...(2)

ただし、
:ノード局2とノード局2の間のリンクの伝搬時間
:ノード局2と端末局10又は地上局3aの間のリンクの伝搬時間
:ノード局2のキューイング時間
:ノード局2のバッファリング時間
:経路に含まれるノード局2とノード局2の間のリンク総数
:経路に含まれるノード局2の総数
however,
T L : Propagation time of the link between the node stations 2 T E : Propagation time of the link between the node station 2 and the terminal station 10 or the earth station 3a T q : Queuing time of the node station 2 T b : Buffering time of the node station 2 N L : Total number of links between the node stations 2 included in the route N S : Total number of node stations 2 included in the route

なお、ノード局2-1~2-6は、それぞれの軌道情報に基づいて、それぞれの位置を算出することが可能になっている。ここでは、端末局10や地上局3aに対して、通信が断たれているノード局2が移動によって次に通信可能になるまでの所要時間をノード局2のバッファリング時間と定義する。バッファリングが不要である場合には、バッファリング時間は、0である。 The node stations 2-1 to 2-6 are able to calculate their respective positions based on their respective orbital information. Here, the buffering time of the node station 2 is defined as the time required for a node station 2 that has lost communication with the terminal station 10 or the ground station 3a to move and then be able to communicate again. If buffering is not required, the buffering time is 0.

また、上式(2)を用いた通信経路の算出は、端末局10、ノード局2、又は地上局3aのいずれが個別に行ってもよい。また、無線通信システム1は、例えば1つの通信経路決定装置(図示せず)が上式(2)を用いた通信経路の算出を行い、算出結果を他の装置と共有するように構成されてもよい。 The calculation of the communication path using the above formula (2) may be performed individually by any of the terminal station 10, the node station 2, or the ground station 3a. The wireless communication system 1 may also be configured such that, for example, one communication path determination device (not shown) calculates the communication path using the above formula (2) and shares the calculation result with other devices.

ここでは、例えば地上局3aが上式(2)を用いた通信経路の算出を行い(図4,5を用いて詳述)、無線通信システム1を構成する各装置が通信経路の算出結果を共有して、端末局10と地上局3aとの間の通信を実現することとする。Here, for example, the ground station 3a calculates the communication path using the above formula (2) (described in detail using Figures 4 and 5), and each device constituting the wireless communication system 1 shares the calculation results of the communication path to realize communication between the terminal station 10 and the ground station 3a.

例えば、ノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが確立されている場合、ノード局2におけるバッファリングが不要である。よって、遅延時間の総和Tは、低軌道衛星であるノード局2-1~2-3のみを経由する経路X1において最小となる可能性が高い。For example, when a link is established between node station 2-3 and earth station 3a, no buffering is required at node station 2. Therefore, the total delay time T is likely to be smallest for route X1, which passes only through node stations 2-1 to 2-3, which are low-earth orbit satellites.

一方、ノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが切断されて通信不可である場合、地上局3aと通信可能な低軌道衛星が存在しないこととなる。この場合、低軌道衛星のみを経由する経路では、いずれもバッファリングが必要となる。よって、遅延時間の総和Tは、バッファリングが不要な静止衛星であるノード局2-7を経由する経路Y1において最小となる可能性が高い。 On the other hand, if the link between node station 2-3 and earth station 3a is cut off and communication is not possible, there will be no low-earth orbit satellites that can communicate with earth station 3a. In this case, buffering will be required for any route that passes through only low-earth orbit satellites. Therefore, the total delay time T is likely to be smallest for route Y1 that passes through node station 2-7, a geostationary satellite that does not require buffering.

また、ノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが現在は切断されて通信不可であるが、ノード局2-3等の移動により、短い時間の経過後にノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが確立されることが見込まれる場合がある。この場合、遅延時間の総和Tは、バッファリングが不要な経路Y1よりも、バッファリングが必要な経路X1の方が小さくなる可能性がある。 In addition, although the link between node station 2-3 and ground station 3a is currently disconnected and communication is not possible, it is expected that the link between node station 2-3 and ground station 3a will be established after a short time has passed due to the movement of node station 2-3, etc. In this case, the total delay time T may be smaller for path X1 that requires buffering than for path Y1 that does not require buffering.

次に、地上局3aの具体的な構成例について説明する。図5は、一実施形態にかかる地上局3aの構成例を示す図である。なお、端末局10なども図5に示したように構成されてもよい。Next, a specific configuration example of the ground station 3a will be described. Figure 5 is a diagram showing a configuration example of the ground station 3a according to one embodiment. Note that the terminal station 10 and the like may also be configured as shown in Figure 5.

図5に示すように、地上局3aは、例えばアンテナ30、RF(Radio Frequency)部32、モデム部34、データベース(DB)36、及び通信経路算出部4を有する。As shown in FIG. 5, the ground station 3a has, for example, an antenna 30, an RF (Radio Frequency) unit 32, a modem unit 34, a database (DB) 36, and a communication path calculation unit 4.

アンテナ30は、無線通信システム1において無線通信を行うためのネットワーク情報(NW情報)及びデータ(トラフィック)等の信号を電波によって送受信する。そして、アンテナ30は、受信した信号をRF部32に対して出力し、RF部32から入力されたデータ等の信号を電波によって送信する。アンテナ30は、1台の高性能なアンテナであってもよいし、複数台により構成されていてもよい。The antenna 30 transmits and receives signals such as network information (NW information) and data (traffic) by radio waves for wireless communication in the wireless communication system 1. The antenna 30 outputs the received signal to the RF unit 32, and transmits signals such as data input from the RF unit 32 by radio waves. The antenna 30 may be a single high-performance antenna, or may be composed of multiple antennas.

RF部32は、アンテナ30から入力された信号をベースバンドの信号に変換し、モデム部34に対して出力する。また、RF部32は、モデム部34から入力された信号を無線周波数の信号に変換し、アンテナ30に対して出力する。The RF unit 32 converts the signal input from the antenna 30 into a baseband signal and outputs it to the modem unit 34. The RF unit 32 also converts the signal input from the modem unit 34 into a radio frequency signal and outputs it to the antenna 30.

モデム部34は、RF部32から入力された信号を復調して処理し、データベース36に対して出力する。また、モデム部34は、通信経路算出部4から入力された信号(通信経路算出結果)を含む情報を処理して変調し、RF部32に対して出力する。The modem unit 34 demodulates and processes the signal input from the RF unit 32, and outputs it to the database 36. The modem unit 34 also processes and modulates information including the signal input from the communication path calculation unit 4 (the communication path calculation result), and outputs it to the RF unit 32.

データベース36は、モデム部34から入力された信号(情報)を記憶し、例えば通信経路算出部4からのアクセスに応じて信号を出力する。なお、データベース36は、無線通信システム1に接続されたネットワーク上に配置されていてもよい。The database 36 stores the signal (information) input from the modem unit 34 and outputs a signal in response to access from, for example, the communication path calculation unit 4. The database 36 may be located on a network connected to the wireless communication system 1.

データベース36が記憶する信号(情報)には、上述した遅延時間の総和Tを算出するために必要な各種のパラメータ、及びトラフィックの主要部となるデータ等を含む。例えば、データベース36が記憶する各種のパラメータには、ノード局2それぞれの位置を示す位置情報、及びノード局2それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出するために、無線通信システム1内の各装置が交換する情報などが含まれる。The signals (information) stored in database 36 include various parameters necessary to calculate the sum T of the delay times described above, data that is the main part of the traffic, etc. For example, the various parameters stored in database 36 include information exchanged by each device in wireless communication system 1 to calculate location information indicating the location of each node station 2, and load information indicating the load due to the traffic of each node station 2.

通信経路算出部4は、データベース36が記憶している情報を用いて、送信装置となる例えば端末局10から受信装置となる例えば地上局3aまでの複数の経路それぞれの遅延時間の総和Tを算出する。そして、通信経路算出部4は、算出した複数の経路の中から最適な通信経路を後述するように決定し、決定した通信経路を示す信号とデータをモデム部34に対して出力する。The communication path calculation unit 4 uses information stored in the database 36 to calculate the sum T of the delay times of multiple paths from a transmitting device, such as the terminal station 10, to a receiving device, such as the ground station 3a. The communication path calculation unit 4 then determines the optimal communication path from among the multiple calculated paths, as described below, and outputs a signal and data indicating the determined communication path to the modem unit 34.

なお、通信経路算出部4は、地上局3aが備えることに限定されることなく、例えば端末局10が備えていてもよいし、ノード局2が備えていてもよし、複数の装置によって構成されていてもよい。また、通信経路算出部4は、無線通信システム1に接続されたネットワーク上に設置される単体の通信経路決定装置として構成されてもよい。また、地上局3aが通信経路決定装置であってもよい。 The communication path calculation unit 4 is not limited to being provided in the ground station 3a, but may be provided in the terminal station 10, the node station 2, or may be configured by multiple devices. The communication path calculation unit 4 may be configured as a stand-alone communication path determination device installed on a network connected to the wireless communication system 1. The ground station 3a may also be the communication path determination device.

次に、通信経路算出部4が有する機能の具体例について説明する。図6は、通信経路算出部4が有する機能を例示する機能ブロック図である。図6に示すように、通信経路算出部4は、例えば情報算出部40、第1算出部41、第2算出部42、遅延時間算出部43、判定部44、及び決定部45を有する。Next, specific examples of functions possessed by the communication path calculation unit 4 will be described. FIG. 6 is a functional block diagram illustrating functions possessed by the communication path calculation unit 4. As shown in FIG. 6, the communication path calculation unit 4 has, for example, an information calculation unit 40, a first calculation unit 41, a second calculation unit 42, a delay time calculation unit 43, a judgment unit 44, and a decision unit 45.

情報算出部40は、データベース36が記憶する各種のパラメータを読出し、ノード局2それぞれの位置を示す位置情報を算出し、算出した位置情報を第1算出部41に対して出力する。また、情報算出部40は、データベース36が記憶する各種のパラメータ及びデータなどを読出し、ノード局2それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出し、算出した負荷情報を第2算出部42に対して出力する。The information calculation unit 40 reads out various parameters stored in the database 36, calculates location information indicating the location of each node station 2, and outputs the calculated location information to the first calculation unit 41. The information calculation unit 40 also reads out various parameters and data stored in the database 36, calculates load information indicating the load due to traffic of each node station 2, and outputs the calculated load information to the second calculation unit 42.

第1算出部41は、情報算出部40が算出した位置情報に基づいて、端末局10からノード局2へのリンクの伝搬時間、ノード局2間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでにノード局2それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及びノード局2から地上局3aへのリンクの伝搬時間を算出する。そして、第1算出部41は、算出した結果(時間)それぞれを遅延時間算出部43に対して出力する。Based on the position information calculated by the information calculation unit 40, the first calculation unit 41 calculates the propagation time of the link from the terminal station 10 to the node station 2, the propagation time of each link between the node stations 2, the buffering time that each node station 2 should hold data for until the link is established, and the propagation time of the link from the node station 2 to the ground station 3a. Then, the first calculation unit 41 outputs each of the calculated results (times) to the delay time calculation unit 43.

第2算出部42は、情報算出部40が算出した負荷情報に基づいて、ノード局2それぞれのキューイング時間を算出し、算出した結果(時間)それぞれを遅延時間算出部43に対して出力する。 The second calculation unit 42 calculates the queuing time of each node station 2 based on the load information calculated by the information calculation unit 40, and outputs each of the calculated results (time) to the delay time calculation unit 43.

遅延時間算出部43は、第1算出部41が算出した時間それぞれ、及び第2算出部42が算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和T(上式(2)参照)を端末局10から地上局3aへの経路それぞれに対して算出する。そして、遅延時間算出部43は算出した遅延時間の総和Tそれぞれを決定部45に対して出力する。The delay time calculation unit 43 calculates the sum of delay times T (see formula (2) above) occurring in data transmission for each path from the terminal station 10 to the ground station 3a based on each of the times calculated by the first calculation unit 41 and each of the times calculated by the second calculation unit 42. Then, the delay time calculation unit 43 outputs each of the calculated sums of delay times T to the determination unit 45.

判定部44は、データベース36が記憶する各種のパラメータ及びデータなどを読出し、トラフィックの優先度を判定する。そして、判定部44は、判定したトラフィックの優先度とデータを決定部45に対して出力する。なお、判定部44は、トラフィックに優先度がない場合などには、データをそのまま決定部45に対して出力する。The determination unit 44 reads various parameters and data stored in the database 36 and determines the priority of the traffic. The determination unit 44 then outputs the determined traffic priority and data to the decision unit 45. Note that the determination unit 44 outputs the data to the decision unit 45 as is when the traffic has no priority.

決定部45は、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが最小となる経路を端末局10から地上局3aへの通信経路として決定し、決定した通信経路を示す情報をデータとともにモデム部34へ出力する。The determination unit 45 determines the route that minimizes the sum T of the delay times calculated by the delay time calculation unit 43 as the communication route from the terminal station 10 to the ground station 3a, and outputs information indicating the determined communication route together with the data to the modem unit 34.

なお、決定部45は、優先度が高いと判定部44が判定したトラフィックに対しては、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが最小となる経路を通信経路として決定する。In addition, for traffic that the judgment unit 44 judges to have high priority, the determination unit 45 determines as the communication route the route that minimizes the sum T of the delay times calculated by the delay time calculation unit 43.

また、決定部45は、優先度が低いと判定部44が判定したトラフィックに対しては、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが所定の閾値未満である場合には、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが最小となる経路を通信経路として決定する。 In addition, for traffic determined by the determination unit 44 to have low priority, if the sum T of delay times calculated by the delay time calculation unit 43 is less than a predetermined threshold, the determination unit 45 determines as the communication route the route which minimizes the sum T of delay times calculated by the delay time calculation unit 43.

また、決定部45は、優先度が低いと判定部44が判定したトラフィックに対して、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが所定の閾値以上である場合には、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが最大となる経路を通信経路として決定する。その後、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが所定の閾値未満に変わった場合には、決定部45は、遅延時間算出部43が算出した遅延時間の総和Tが最小となる経路を通信経路として決定して切替える。 Furthermore, when the sum T of delay times calculated by the delay time calculation unit 43 for traffic determined by the determination unit 44 to have low priority is equal to or greater than a predetermined threshold, the determination unit 45 determines the route for which the sum T of delay times calculated by the delay time calculation unit 43 is maximum as the communication route. If the sum T of delay times calculated by the delay time calculation unit 43 subsequently becomes less than the predetermined threshold, the determination unit 45 determines and switches to the route for which the sum T of delay times calculated by the delay time calculation unit 43 is minimum as the communication route.

また、決定部45は、地上局3aに対してデータを最後に伝送したノード局2と地上局3aとのリンクが切断された場合、地上局3aとの間でリンクを維持し続けられる場所に常駐するノード局2のいずれか(例えば、静止衛星であるノード局2-7)に対し、地上局3aに対してデータを最後に伝送したノード局(例えば、ノード局2-3)を優先させてリンクを構築するように通信経路を決定する。In addition, when the link between the node station 2 that last transmitted data to the ground station 3a and the ground station 3a is severed, the determination unit 45 determines a communication path to establish a link with one of the node stations 2 (e.g., node station 2-7, which is a geostationary satellite) that resides in a location where the link with the ground station 3a can be maintained, giving priority to the node station that last transmitted data to the ground station 3a (e.g., node station 2-3).

図7は、一実施形態にかかる無線通信システム1の構成と第2動作を例示する図である。ノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが切断されて通信不可である場合、静止衛星であるノード局2-7を経由する経路Y2における遅延時間の総和Tが最小となっている。 Figure 7 is a diagram illustrating the configuration and second operation of a wireless communication system 1 according to one embodiment. When the link between the node station 2-3 and the earth station 3a is cut off and communication is not possible, the total delay time T in the route Y2 via the node station 2-7, which is a geostationary satellite, is minimized.

この場合、通信経路算出部4(図5,6参照)は、端末局10から地上局3aへの優先度の高いトラフィックに対し、通信経路を経路Y2に決定する。つまり、無線通信システム1は、優先度の高いトラフィックに対し、リンクが確立している経路の中から遅延時間の総和Tが最小である経路を通信経路とする。In this case, the communication path calculation unit 4 (see Figs. 5 and 6) determines the communication path for high-priority traffic from the terminal station 10 to the ground station 3a to be the path Y2. In other words, the wireless communication system 1 determines the communication path for high-priority traffic to be the path with the smallest total delay time T among the paths with established links.

また、通信経路算出部4は、優先度の低いトラフィックに対して、経路Y2の遅延時間の総和Tが閾値未満であれば通信経路を経路Y2に決定する。 In addition, the communication path calculation unit 4 determines the communication path to be path Y2 for low priority traffic if the total delay time T of path Y2 is less than a threshold value.

また、通信経路算出部4は、優先度の低いトラフィックに対して、経路Y2の遅延時間の総和Tが閾値以上であれば通信経路を経路X2に決定する。このとき、ノード局2-3は、データのバッファリングを行う。つまり、無線通信システム1は、優先度の高いトラフィックを伝送する通信経路におけるノード局2の負荷を分散させる。 In addition, the communication path calculation unit 4 determines the communication path to be path X2 for low-priority traffic if the sum T of delay times on path Y2 is equal to or greater than a threshold value. At this time, node station 2-3 buffers the data. In other words, the wireless communication system 1 distributes the load of node station 2 on the communication path that transmits high-priority traffic.

その後に、ノード局2の移動などにより、経路Y2の遅延時間の総和Tが閾値未満になれば、通信経路算出部4は、通信経路を経路Y2に決定して切替える。ノード局2-3は、バッファリングしたトラフィックを、経路Z2を介してノード局2-7へ送信し、ノード局2-7を介して地上局3aへ伝送させる。 If the total delay time T of route Y2 subsequently falls below the threshold due to node station 2 moving or the like, the communication route calculation unit 4 determines and switches the communication route to route Y2. Node station 2-3 transmits the buffered traffic to node station 2-7 via route Z2, and has it transmitted to ground station 3a via node station 2-7.

つまり、無線通信システム1は、優先度の高いトラフィックに対しては、輻輳を回避させて通信を確実にし、優先度の低いトラフィックに対しても可能な限り通信を維持して、システム全体のスループットを向上させる。In other words, the wireless communication system 1 avoids congestion for high-priority traffic to ensure communication, and maintains communication as much as possible for low-priority traffic, thereby improving the throughput of the entire system.

図8は、一実施形態にかかる無線通信システム1が図7に示した第2動作を行う場合に通信経路算出部4(図5,6)が行う処理を例示するフローチャートである。 Figure 8 is a flowchart illustrating the processing performed by the communication path calculation unit 4 (Figures 5 and 6) when the wireless communication system 1 in one embodiment performs the second operation shown in Figure 7.

ステップ100(S100)において、遅延時間算出部43は、データの伝送に生じる遅延時間の総和T(上式(2)参照)を端末局10から地上局3aへの経路それぞれに対して算出する。In step 100 (S100), the delay time calculation unit 43 calculates the total delay time T (see equation (2) above) occurring in the data transmission for each path from the terminal station 10 to the ground station 3a.

ステップ102(S102)において、判定部44は、トラフィックが優先処理を伴うものであるか否かを判定する。判定部44は、トラフィックが優先処理を伴うものでない場合(S102:No)にはS108の処理に進み、トラフィックが優先処理を伴うものである場合(S102:Yes)にはS104の処理に進む。In step 102 (S102), the determination unit 44 determines whether the traffic involves priority processing. If the traffic does not involve priority processing (S102: No), the determination unit 44 proceeds to processing of S108, and if the traffic involves priority processing (S102: Yes), the determination unit 44 proceeds to processing of S104.

ステップ104(S104)において、判定部44は、トラフィックの優先度が低いか否かを判定する。判定部44は、トラフィックの優先度が低くない(高い)と判定した場合(S104:No)にはS108の処理に進み、トラフィックの優先度が低いと判定した場合(S104:Yes)にはS106の処理に進む。In step 104 (S104), the determination unit 44 determines whether the traffic priority is low or not. If the determination unit 44 determines that the traffic priority is not low (high) (S104: No), the process proceeds to S108, and if the determination unit 44 determines that the traffic priority is low (S104: Yes), the process proceeds to S106.

ステップ106(S106)において、決定部45は、遅延時間の総和Tの最小値が所定の閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上でない場合(S106:No)にはS108の処理に進み、閾値以上である場合(S106:Yes)にはS110の処理に進む。In step 106 (S106), the decision unit 45 determines whether the minimum value of the sum of delay times T is greater than or equal to a predetermined threshold, and if it is not greater than or equal to the threshold (S106: No), proceeds to processing of S108, and if it is greater than or equal to the threshold (S106: Yes), proceeds to processing of S110.

ステップ108(S108)において、決定部45は、遅延時間の総和Tが最小の経路を通信経路として決定する。 In step 108 (S108), the determination unit 45 determines the route with the smallest total delay time T as the communication route.

ステップ110(S110)において、決定部45は、遅延時間の総和Tが最大の経路を通信経路として決定する。In step 110 (S110), the determination unit 45 determines the route with the largest sum of delay times T as the communication route.

図9は、一実施形態にかかる無線通信システム1の構成と第3動作を例示する図である。ここでは、静止衛星であるノード局2-7は、ノード局2(移動衛星)を1台のみ選択してリンクを構築可能であるとする。 Figure 9 is a diagram illustrating the configuration and third operation of a wireless communication system 1 according to one embodiment. Here, it is assumed that node station 2-7, which is a geostationary satellite, can select only one node station 2 (mobile satellite) to establish a link.

例えば、無線通信システム1は、端末局10から地上局3aへの通信に対し、ノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが切断された場合、地上局3aと通信可能なノード局2が存在しないため、ノード局2-7を経由する経路に通信経路に切り替える。For example, in the case of communication from the terminal station 10 to the ground station 3a, if the link between the node station 2-3 and the ground station 3a is disconnected, the wireless communication system 1 switches the communication path to a path that passes through the node station 2-7, since there is no node station 2 that can communicate with the ground station 3a.

ノード局2-3と地上局3aとの間のリンクが切断された後にノード局2-3が受信したトラフィックは、切り替え後の通信経路を用いて伝搬される。 Traffic received by node station 2-3 after the link between node station 2-3 and earth station 3a is disconnected is propagated using the switched communication path.

このとき、ノード局2-7が、例えば直前まで地上局3aと通信していたノード局2-3から離れた位置に存在するノード局2-1に対してリンクを構築すると、通信経路は経路X3となる。At this time, if node station 2-7 establishes a link to node station 2-1, which is located away from node station 2-3 that was communicating with earth station 3a until just before, the communication path becomes path X3.

これに対し、ノード局2-7が、直前まで地上局3aと通信していたノード局2-3に対してリンクを構築すると、通信経路は経路Y3となる。経路Y3は、ノード局2-3から地上局3aに接続するためのホップ数が1である。 In contrast, when node station 2-7 establishes a link to node station 2-3, which was communicating with ground station 3a until just before, the communication path becomes path Y3. Path Y3 has one hop to connect node station 2-3 to ground station 3a.

一方、経路X3は、ノード局2-3から地上局3aに接続するためのホップ数が3である。つまり、経路Y3の方が経路X3よりも遅延時間の総和Tが小さくなる。 On the other hand, the number of hops required for route X3 to connect from node station 2-3 to ground station 3a is 3. In other words, route Y3 has a smaller total delay time T than route X3.

このように、無線通信システム1は、直前まで地上局3aと通信していたノード局2-3に対してノード局2-7が優先させてリンクを構築することにより、システム全体のスループットを向上させる。In this way, the wireless communication system 1 improves the throughput of the entire system by having node station 2-7 prioritize building a link over node station 2-3, which was communicating with earth station 3a until just before.

例えば、周波数リソースやコスト面などの理由により、ノード局2-7(絶対ノード局)が全てのノード局2との間にはリンクを構築できない場合がある。このような場合に、決定部45(図6)は、ノード局2-7に対し、直前まで地上局3aとの間で通信を行っていたノード局2-3を優先させてリンクを構築するように通信経路を決定する。For example, due to frequency resources, cost, and other reasons, the node station 2-7 (absolute node station) may not be able to establish links with all of the node stations 2. In such a case, the determination unit 45 (Figure 6) determines the communication path for the node station 2-7 to establish a link by giving priority to the node station 2-3, which was communicating with the earth station 3a until just before.

以上説明したように、無線通信システム1は、リンクが確立されるまでにノード局2それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間にも基づいて通信経路を決定するので、移動するノード局2を介して効率的に無線通信を行うことを可能にしている。As described above, the wireless communication system 1 determines the communication route based on the buffering time that each node station 2 should hold data for until a link is established, thereby enabling efficient wireless communication via a moving node station 2.

なお、地上局3a(又はノード局2など)が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアによって構成されてもよいし、CPU等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。In addition, each function possessed by the ground station 3a (or node station 2, etc.) may be configured in part or in whole by hardware such as a PLD (Programmable Logic Device) or an FPGA (Field Programmable Gate Array), or may be configured as a program executed by a processor such as a CPU.

例えば、本発明にかかる地上局3aは、コンピュータとプログラムを用いて実現することができ、プログラムを記憶媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。For example, the ground station 3a of the present invention can be realized using a computer and a program, and the program can be recorded on a storage medium or provided via a network.

1・・・無線通信システム、2,2-1~2-8・・・ノード局、3,3a・・・地上局、4・・・通信経路算出部、10・・・端末局、30・・・アンテナ、32・・・RF部、34・・・モデム部、36・・・データベース、40・・・情報算出部、41・・・第1算出部、42・・・第2算出部、43・・・遅延時間算出部、44・・・判定部、45・・・決定部1: wireless communication system, 2, 2-1 to 2-8: node stations, 3, 3a: ground station, 4: communication path calculation unit, 10: terminal station, 30: antenna, 32: RF unit, 34: modem unit, 36: database, 40: information calculation unit, 41: first calculation unit, 42: second calculation unit, 43: delay time calculation unit, 44: judgment unit, 45: decision unit

Claims (8)

送信装置から受信装置へ送信するデータを、少なくともいずれかが移動する複数のノード局を介した通信経路で無線により伝送する無線通信システムにおいて、
前記ノード局それぞれの位置を示す位置情報、及び前記ノード局それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出する情報算出部と、
前記情報算出部が算出した位置情報に基づいて、前記送信装置から前記ノード局へのリンクの伝搬時間、前記ノード局間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでに前記ノード局それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及び前記ノード局から前記受信装置へのリンクの伝搬時間を算出する第1算出部と、
前記情報算出部が算出した負荷情報に基づいて、前記ノード局それぞれのキューイング時間を算出する第2算出部と、
前記第1算出部が算出した時間それぞれ、及び前記第2算出部が算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和を前記送信装置から前記受信装置への経路それぞれに対して算出する遅延時間算出部と、
前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定する決定部と
を有することを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system, data to be transmitted from a transmitting device to a receiving device is wirelessly transmitted over a communication path passing through a plurality of node stations, at least one of which moves,
an information calculation unit that calculates location information indicating a location of each of the node stations and load information indicating a load due to traffic of each of the node stations;
a first calculation unit that calculates, based on the location information calculated by the information calculation unit, a propagation time of a link from the transmitting device to the node station, a propagation time of each of the links between the node stations, a buffering time during which each of the node stations should hold data until a link is established, and a propagation time of a link from the node station to the receiving device;
a second calculation unit that calculates a queuing time for each of the node stations based on the load information calculated by the information calculation unit;
a delay time calculation unit that calculates a sum of delay times occurring in data transmission for each path from the transmitting device to the receiving device based on each of the times calculated by the first calculation unit and each of the times calculated by the second calculation unit;
a determination unit that determines, as the communication route, a route for which the sum of the delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest.
トラフィックの優先度を判定する判定部
をさらに有し、
前記決定部は、
優先度が高いと前記判定部が判定したトラフィックに対しては、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定し、優先度が低いと前記判定部が判定したトラフィックに対しては、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が所定の閾値未満である場合には、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定し、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が所定の閾値以上である場合には、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最大となる経路を前記通信経路として決定すること
を特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
A determination unit that determines the priority of traffic,
The determination unit is
2. The wireless communication system according to claim 1, characterized in that for traffic determined by the determination unit to have a high priority, a route for which the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest is determined as the communication route, and for traffic determined by the determination unit to have a low priority, if the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is less than a predetermined threshold, a route for which the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest is determined as the communication route, and if the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is equal to or greater than a predetermined threshold, a route for which the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is the largest is determined as the communication route.
前記決定部は、
前記受信装置に対してデータを最後に伝送した前記ノード局と前記受信装置とのリンクが切断された場合、前記受信装置との間でリンクを維持し続けられる場所に常駐する前記ノード局のいずれかに対し、前記受信装置に対してデータを最後に伝送した前記ノード局を優先させてリンクを構築するように前記通信経路を決定すること
を特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。
The determination unit is
3. The wireless communication system according to claim 1, wherein when a link between the receiving device and the node station that last transmitted data to the receiving device is disconnected, the communication path is determined so as to give priority to the node station that last transmitted data to the receiving device and establish a link with any of the node stations residing in a location that can continue to maintain a link with the receiving device.
送信装置から受信装置へ送信するデータを、少なくともいずれかが移動する複数のノード局を介した通信経路で無線により伝送する無線通信方法において、
前記ノード局それぞれの位置を示す位置情報、及び前記ノード局それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出する情報算出工程と、
算出した位置情報に基づいて、前記送信装置から前記ノード局へのリンクの伝搬時間、前記ノード局間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでに前記ノード局それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及び前記ノード局から前記受信装置へのリンクの伝搬時間を算出する第1算出工程と、
算出した負荷情報に基づいて、前記ノード局それぞれのキューイング時間を算出する第2算出工程と、
前記第1算出工程により算出した時間それぞれ、及び前記第2算出工程により算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和を前記送信装置から前記受信装置への経路それぞれに対して算出する遅延時間算出工程と、
算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定する決定工程と
を含むことを特徴とする無線通信方法。
A wireless communication method for wirelessly transmitting data from a transmitting device to a receiving device over a communication path passing through a plurality of node stations, at least one of which moves, comprising:
an information calculation step of calculating location information indicating a location of each of the node stations and load information indicating a load due to traffic of each of the node stations;
a first calculation step of calculating, based on the calculated location information, a propagation time of a link from the transmitting device to the node station, a propagation time of each of the links between the node stations, a buffering time for each of the node stations to hold data until a link is established, and a propagation time of a link from the node station to the receiving device;
a second calculation step of calculating a queuing time for each of the nodes based on the calculated load information;
a delay time calculation step of calculating a sum of delay times occurring in data transmission for each path from the transmitting device to the receiving device based on each of the times calculated in the first calculation step and each of the times calculated in the second calculation step;
and determining, as the communication route, a route that minimizes the calculated sum of delay times.
トラフィックの優先度を判定する判定工程
をさらに含み、
前記決定工程では、
優先度が高いと前記判定工程により判定したトラフィックに対しては、算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定し、優先度が低いと前記判定工程により判定したトラフィックに対しては、算出した遅延時間の総和が所定の閾値未満である場合には、算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定し、算出した遅延時間の総和が所定の閾値以上である場合には、算出した遅延時間の総和が最大となる経路を前記通信経路として決定すること
を特徴とする請求項4に記載の無線通信方法。
determining a priority of the traffic;
In the determining step,
5. The wireless communication method according to claim 4, characterized in that for traffic determined in the determination step to have high priority, a route with a smallest sum of calculated delay times is determined as the communication route, and for traffic determined in the determination step to have low priority, if the calculated sum of delay times is less than a predetermined threshold, a route with a smallest sum of calculated delay times is determined as the communication route, and if the calculated sum of delay times is equal to or greater than a predetermined threshold, a route with a largest sum of calculated delay times is determined as the communication route.
送信装置から受信装置へ送信するデータを、少なくともいずれかが移動する複数のノード局を介して無線により伝送する通信経路を決定する通信経路決定装置において、
前記ノード局それぞれの位置を示す位置情報、及び前記ノード局それぞれのトラフィックによる負荷を示す負荷情報を算出する情報算出部と、
前記情報算出部が算出した位置情報に基づいて、前記送信装置から前記ノード局へのリンクの伝搬時間、前記ノード局間リンクそれぞれの伝搬時間、リンクが確立されるまでに前記ノード局それぞれがデータを保持すべきバッファリング時間、及び前記ノード局から前記受信装置へのリンクの伝搬時間を算出する第1算出部と、
前記情報算出部が算出した負荷情報に基づいて、前記ノード局それぞれのキューイング時間を算出する第2算出部と、
前記第1算出部が算出した時間それぞれ、及び前記第2算出部が算出した時間それぞれに基づいて、データの伝送に生じる遅延時間の総和を前記送信装置から前記受信装置への経路それぞれに対して算出する遅延時間算出部と、
前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定する決定部と
を有することを特徴とする通信経路決定装置。
A communication path determination device determines a communication path for wirelessly transmitting data to be transmitted from a transmitting device to a receiving device via a plurality of node stations, at least one of which moves,
an information calculation unit that calculates location information indicating a location of each of the node stations and load information indicating a load due to traffic of each of the node stations;
a first calculation unit that calculates, based on the location information calculated by the information calculation unit, a propagation time of a link from the transmitting device to the node station, a propagation time of each of the links between the node stations, a buffering time during which each of the node stations should hold data until a link is established, and a propagation time of a link from the node station to the receiving device;
a second calculation unit that calculates a queuing time for each of the node stations based on the load information calculated by the information calculation unit;
a delay time calculation unit that calculates a sum of delay times occurring in data transmission for each path from the transmitting device to the receiving device based on each of the times calculated by the first calculation unit and each of the times calculated by the second calculation unit;
a determination unit that determines, as the communication route, a route for which the sum of the delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest.
トラフィックの優先度を判定する判定部
をさらに有し、
前記決定部は、
優先度が高いと前記判定部が判定したトラフィックに対しては、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定し、優先度が低いと前記判定部が判定したトラフィックに対しては、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が所定の閾値未満である場合には、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最小となる経路を前記通信経路として決定し、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が所定の閾値以上である場合には、前記遅延時間算出部が算出した遅延時間の総和が最大となる経路を前記通信経路として決定すること
を特徴とする請求項6に記載の通信経路決定装置。
A determination unit that determines the priority of traffic,
The determination unit is
7. The communication path determination device according to claim 6, wherein for traffic determined by the determination unit to have a high priority, a route for which the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest is determined as the communication path, and for traffic determined by the determination unit to have a low priority, if the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is less than a predetermined threshold, a route for which the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is the smallest is determined as the communication path, and if the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is equal to or greater than a predetermined threshold, a route for which the sum of delay times calculated by the delay time calculation unit is the largest is determined as the communication path.
前記決定部は、
前記受信装置に対してデータを最後に伝送した前記ノード局と前記受信装置とのリンクが切断された場合、前記受信装置との間でリンクを維持し続けられる場所に常駐する前記ノード局のいずれかに対し、前記受信装置に対してデータを最後に伝送した前記ノード局を優先させてリンクを構築するように前記通信経路を決定すること
を特徴とする請求項6又は7に記載の通信経路決定装置。
The determination unit is
8. The communication path determination device according to claim 6 or 7, characterized in that, when a link between the receiving device and the node station that last transmitted data to the receiving device is disconnected, the communication path is determined so as to give priority to the node station that last transmitted data to the receiving device and establish a link to any of the node stations residing in a location that can continue to maintain a link with the receiving device.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001148879A (en) 1999-09-16 2001-05-29 Alcatel Packet mode communication method and system capable of handing over a call from one path to another
JP2002111722A (en) 2000-09-27 2002-04-12 Mitsubishi Electric Corp Data relay device and data relay method
JP2002141851A (en) 2000-10-30 2002-05-17 Hitachi Ltd LEO satellite communication system
JP2014216770A (en) 2013-04-24 2014-11-17 パナソニック株式会社 Display terminal and in-mobile server

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001148879A (en) 1999-09-16 2001-05-29 Alcatel Packet mode communication method and system capable of handing over a call from one path to another
JP2002111722A (en) 2000-09-27 2002-04-12 Mitsubishi Electric Corp Data relay device and data relay method
JP2002141851A (en) 2000-10-30 2002-05-17 Hitachi Ltd LEO satellite communication system
JP2014216770A (en) 2013-04-24 2014-11-17 パナソニック株式会社 Display terminal and in-mobile server

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