途絶した無線ネットワークにおける中継動作のためのメカニズム
【課題】途絶した無線通信ネットワークにおいて連続的なネットワーク接続を確保する中継機能を提供する。
【解決手段】無線通信のメカニズムは、基地局（ＢＳ）間の中継サポートと、移動局（ＭＳ）間の中継サポートと、移動局と基地局との間の中継サポートとを、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に実装する。基地局間の中継サポートにおいて、当初ＢＳが隣接局に要求メッセージを送出し、複数のメッセージ受信時にどの応答をアクノレッジするか決定し、決定後に確認メッセージを送出する。確認を受信すると、応答ＢＳがステータスの更新と、次の局のためのスーパーフレームヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、次の局のためのＨＲプリアンブルとＳＦＨとＨＲ−ＭＡＰの送信とを行う。
【解決手段】無線通信のメカニズムは、基地局（ＢＳ）間の中継サポートと、移動局（ＭＳ）間の中継サポートと、移動局と基地局との間の中継サポートとを、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に実装する。基地局間の中継サポートにおいて、当初ＢＳが隣接局に要求メッセージを送出し、複数のメッセージ受信時にどの応答をアクノレッジするか決定し、決定後に確認メッセージを送出する。確認を受信すると、応答ＢＳがステータスの更新と、次の局のためのスーパーフレームヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、次の局のためのＨＲプリアンブルとＳＦＨとＨＲ−ＭＡＰの送信とを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信に関し、特に、途絶した無線ネットワークにおける信頼性を高める媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層のメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
毎日、世界中で、交通事故や災害、犯罪捜査等、公衆安全に関連して無数の事件が発生している。高度デジタルデバイスの幅広い利用により、ネットワークが途絶した時でもネットワークがライブビデオストリーミングをサポートしていれば、警察や救助職員から大いに注目されるだろう。その結果、この公衆安全のためのネットワークは高信頼性の特徴を示すことが望ましい。この望ましい特徴は、情報配信の際、各無線ノードが互いを支援する協調的通信によって確保され、個々に得られるよりも高い信頼性と効率を得ることを目的としている。この支援は、中継動作によって実現される。
【０００３】
本開示において、発明の中継メカニズムはＭＡＣ層で実行される。従来、コグニティブ無線ネットワークの文脈において、協調的中継戦略には２つの方法、すなわち、復号および転送と、増幅および転送がある。復号および転送では、送信機は奇数のタイムスロットでその中継器にデータフレームを送る。中継器はデータを復号し、次の偶数タイムスロットで受信機にそれを転送する。受信機は、両リンクでフレームが失われたり破損したりしなければ、フレームを復号することができる。増幅と転送では、中継器は受信信号を増幅し、同じタイムスロットで受信機にそれを転送する。中継器は１つ以上の空きチャネルで動作するトランシーバを用いて送信機からデータを受信し、１つ以上の異なる空きチャネルで動作する他のトランシーバを用いて受信機に同時にデータを転送する。受信機のＳＮＲが閾値以上であれば、データフレームは復号できる。以下の文献において研究者らは、一定のパラメータ範囲でこれら戦略のそれぞれがよりよく働くこと、２つの戦略に優劣がないことを発見した（Ｄ．Ｈｕ，Ｓ．Ｍａｏ，｀｀Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ ｉｎ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ ｏｒ Ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ，” ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂｅｃｏｍ２０１０参照）。
【０００４】
ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍでは、中継機能に復号と転送を用いる。後方互換性を維持するため、本発明では同戦略を用いる。
【先行技術文献】
【０００５】
【非特許文献】
【非特許文献】 Ｄ．Ｈｕ，Ｓ．Ｍａｏ， “Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ ｉｎ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ ｏｒ Ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ，” ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂｅｃｏｍ ２０１０ 議事録。
【発明の概要】
【０００６】
従って、本発明は、途絶した無線ネットワークにおいて連続的なネットワーク接続を確保する中継機能を提供するＭＡＣ層メカニズムを対象とする。
【０００７】
発明のさらなる特徴および利点は、以下の明細書に記載され、明細書によって部分的に明らかになるか、または本発明の実施によって教示される。本発明の目的および他の利点は、書面の明細書およびその特許請求の範囲と添付の図面に特に指摘される構造によって実現および達成される。
【０００８】
これらおよび／または他の目的を達成するため、具体的に幅広く記述するように、本発明は、次からなるＩＥＥＥ ８０２．１６ｎ ＧＲＩＤＭＡＮ標準で検討されているネットワークにおけるマルチモード動作に中継支援を提供するＭＡＣ層に実装されるメカニズムを提供する：
（ａ）基地局（ＢＳ）間の中継サポートと、
（ｂ）移動局（ＭＳ）間の中継サポートと、
（ｃ）移動局と基地局との間の中継サポート。
【０００９】
上述の一般的な記載と以下の詳細な記載はいずれも例示的および説明的なもので、請求の発明のさらなる説明を目的としていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、中継機能の支援のある基地局間のメッセージの流れを示す。
【図２】図２は、中継として動作する移動局間のメッセージの流れを示す。
【図３】図３は、中継メカニズムのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．ＢＳからＢＳへの通信
【００１２】
図１において、高信頼性基地局（ＨＲ−ＢＳ）が、中継サポート要求のため、隣接するＢＳ／ＭＳにＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＲＥＱリクエストを送出する。１つより多いアクノレッジメントＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫ／ＭＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫを受信した場合、ＨＲ−ＢＳはどのオファーを受けるか（ＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫがより高位の優先度を持つ）決定する。そしてＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿Ｃｏｎｆｉｒｍのメッセージが送出される。
【００１３】
確認を受信すると、応答したＢＳ（ＭＳ）は次の２つのタスクを実行する。
１．このステータスを更新する。
２．次の局のためにスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰを作成する。
３．ＨＲ−プリアンブル、ＳＦＨおよびＨＲ−ＭＡＰを次の局のために送信する。
【００１４】
２．ＭＳからＭＳへの通信（ＭＳは中継モード）
【００１５】
図２において、高信頼性移動局（ＨＲ−ＭＳ）が、中継サポート要求のため、隣接する局にＭＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＲＥＱリクエストを送出する。１つより多いアクノレッジメントＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫ／ＭＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫを受信した場合、ＨＲ−ＭＳはどのオファーを受けるか（ＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫがより・高位の優先度を持つ）決定する。そしてＭＳ−Ｒｅｌａｙ−Ｃｏｎｆｉｒｍのメッセージが送出される。
【００１６】
確認を受信すると、応答したＢＳは次の２つのタスクを実行する。
１．このステータスを更新する。
２．次の局のためにスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰを作成する。
３．ＨＲ−プリアンブル、ＳＦＨおよびＨＲ−ＭＡＰを次の局のために送信する。
【００１７】
確認を受信すると、応答したＭＳは次のタスクを実行する。
１．ロールの変更をＢＳに通知する。
２．ＢＳから確認ＡＣＫ＿ＲＭを受信すると、応答したＭＳはロールを変更する。
３．そして、次の局のためにスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰを作成する。
４．次の局のためにＨＲプリアンブル、ＳＦＨ、ＨＲ−ＭＡＰを送信する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信に関し、特に、途絶した無線ネットワークにおける信頼性を高める媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層のメカニズムに関する。
【背景技術】
【０００２】
毎日、世界中で、交通事故や災害、犯罪捜査等、公衆安全に関連して無数の事件が発生している。高度デジタルデバイスの幅広い利用により、ネットワークが途絶した時でもネットワークがライブビデオストリーミングをサポートしていれば、警察や救助職員から大いに注目されるだろう。その結果、この公衆安全のためのネットワークは高信頼性の特徴を示すことが望ましい。この望ましい特徴は、情報配信の際、各無線ノードが互いを支援する協調的通信によって確保され、個々に得られるよりも高い信頼性と効率を得ることを目的としている。この支援は、中継動作によって実現される。
【０００３】
本開示において、発明の中継メカニズムはＭＡＣ層で実行される。従来、コグニティブ無線ネットワークの文脈において、協調的中継戦略には２つの方法、すなわち、復号および転送と、増幅および転送がある。復号および転送では、送信機は奇数のタイムスロットでその中継器にデータフレームを送る。中継器はデータを復号し、次の偶数タイムスロットで受信機にそれを転送する。受信機は、両リンクでフレームが失われたり破損したりしなければ、フレームを復号することができる。増幅と転送では、中継器は受信信号を増幅し、同じタイムスロットで受信機にそれを転送する。中継器は１つ以上の空きチャネルで動作するトランシーバを用いて送信機からデータを受信し、１つ以上の異なる空きチャネルで動作する他のトランシーバを用いて受信機に同時にデータを転送する。受信機のＳＮＲが閾値以上であれば、データフレームは復号できる。以下の文献において研究者らは、一定のパラメータ範囲でこれら戦略のそれぞれがよりよく働くこと、２つの戦略に優劣がないことを発見した（Ｄ．Ｈｕ，Ｓ．Ｍａｏ，｀｀Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ ｉｎ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ ｏｒ Ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ，” ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂｅｃｏｍ２０１０参照）。
【０００４】
ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍでは、中継機能に復号と転送を用いる。後方互換性を維持するため、本発明では同戦略を用いる。
【先行技術文献】
【０００５】
【非特許文献】
【非特許文献】 Ｄ．Ｈｕ，Ｓ．Ｍａｏ， “Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ ｉｎ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ ｏｒ Ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ，” ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂｅｃｏｍ ２０１０ 議事録。
【発明の概要】
【０００６】
従って、本発明は、途絶した無線ネットワークにおいて連続的なネットワーク接続を確保する中継機能を提供するＭＡＣ層メカニズムを対象とする。
【０００７】
発明のさらなる特徴および利点は、以下の明細書に記載され、明細書によって部分的に明らかになるか、または本発明の実施によって教示される。本発明の目的および他の利点は、書面の明細書およびその特許請求の範囲と添付の図面に特に指摘される構造によって実現および達成される。
【０００８】
これらおよび／または他の目的を達成するため、具体的に幅広く記述するように、本発明は、次からなるＩＥＥＥ ８０２．１６ｎ ＧＲＩＤＭＡＮ標準で検討されているネットワークにおけるマルチモード動作に中継支援を提供するＭＡＣ層に実装されるメカニズムを提供する：
（ａ）基地局（ＢＳ）間の中継サポートと、
（ｂ）移動局（ＭＳ）間の中継サポートと、
（ｃ）移動局と基地局との間の中継サポート。
【０００９】
上述の一般的な記載と以下の詳細な記載はいずれも例示的および説明的なもので、請求の発明のさらなる説明を目的としていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、中継機能の支援のある基地局間のメッセージの流れを示す。
【図２】図２は、中継として動作する移動局間のメッセージの流れを示す。
【図３】図３は、中継メカニズムのフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．ＢＳからＢＳへの通信
【００１２】
図１において、高信頼性基地局（ＨＲ−ＢＳ）が、中継サポート要求のため、隣接するＢＳ／ＭＳにＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＲＥＱリクエストを送出する。１つより多いアクノレッジメントＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫ／ＭＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫを受信した場合、ＨＲ−ＢＳはどのオファーを受けるか（ＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫがより高位の優先度を持つ）決定する。そしてＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿Ｃｏｎｆｉｒｍのメッセージが送出される。
【００１３】
確認を受信すると、応答したＢＳ（ＭＳ）は次の２つのタスクを実行する。
１．このステータスを更新する。
２．次の局のためにスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰを作成する。
３．ＨＲ−プリアンブル、ＳＦＨおよびＨＲ−ＭＡＰを次の局のために送信する。
【００１４】
２．ＭＳからＭＳへの通信（ＭＳは中継モード）
【００１５】
図２において、高信頼性移動局（ＨＲ−ＭＳ）が、中継サポート要求のため、隣接する局にＭＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＲＥＱリクエストを送出する。１つより多いアクノレッジメントＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫ／ＭＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫを受信した場合、ＨＲ−ＭＳはどのオファーを受けるか（ＢＳ＿Ｒｅｌａｙ＿ＡＣＫがより・高位の優先度を持つ）決定する。そしてＭＳ−Ｒｅｌａｙ−Ｃｏｎｆｉｒｍのメッセージが送出される。
【００１６】
確認を受信すると、応答したＢＳは次の２つのタスクを実行する。
１．このステータスを更新する。
２．次の局のためにスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰを作成する。
３．ＨＲ−プリアンブル、ＳＦＨおよびＨＲ−ＭＡＰを次の局のために送信する。
【００１７】
確認を受信すると、応答したＭＳは次のタスクを実行する。
１．ロールの変更をＢＳに通知する。
２．ＢＳから確認ＡＣＫ＿ＲＭを受信すると、応答したＭＳはロールを変更する。
３．そして、次の局のためにスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰを作成する。
４．次の局のためにＨＲプリアンブル、ＳＦＨ、ＨＲ−ＭＡＰを送信する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）基地局（ＢＳ）間の中継サポートと、
ｂ）移動局（ＭＳ）間の中継サポートと、
ｃ）移動局と基地局との間の中継サポートとを提供する、無線通信のメカニズム。
【請求項２】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に実装することを特徴とする請求項１記載のメカニズム。
【請求項３】
ａ）当初ＢＳが隣接局に要求メッセージを送出することと、
ｂ）当初ＢＳが複数のメッセージ受信時にどの応答をアクノレッジするか決定することと、
ｃ）当初ＢＳが決定後に確認メッセージを送出することと、
ｄ）応答ＢＳが、
ｉ）ステータスの更新と
ｉｉ）次の局のためのスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、
ｉｉｉ）次の局のためのＨＲプリアンブルと、ＳＦＨと、ＨＲ−ＭＡＰの送信とを行うことと
からなる基地局間の中継サポートを特徴とする請求項１および２記載のメカニズム。
【請求項４】
ａ）当初ＭＳが隣接局に要求メッセージを送出することと、
ｂ）当初ＭＳが複数のメッセージ受信時にどの応答をアクノレッジするか決定することと、
ｃ）当初ＭＳが決定後に確認メッセージを送出することと、
ｄ）応答ＢＳが、選ばれたら、
ｉ）ステータスの更新と、
ｉｉ）次の局のためのスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、
ｉｉｉ）次の局のためのＨＲプリアンブルと、ＳＦＨと、ＨＲ−ＭＡＰの送信を行い、
ｅ）応答ＭＳが選ばれたら、
ｉ）ロールの変更についてＢＳに通知することと
ｉｉ）ＢＳから確認ＡＣＫ＿ＲＭを受信したら、ステータスを更新することと
ｉｉｉ）次の局のためのスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、
ｉｖ）次の局のためのＨＲプリアンブルと、ＳＦＨと、ＨＲ−ＭＡＰの送信とを行うことと
からなる移動局間および移動局と基地局との間の中継サポートを特徴とする請求項１および２記載のメカニズム。
【請求項１】
ａ）基地局（ＢＳ）間の中継サポートと、
ｂ）移動局（ＭＳ）間の中継サポートと、
ｃ）移動局と基地局との間の中継サポートとを提供する、無線通信のメカニズム。
【請求項２】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層に実装することを特徴とする請求項１記載のメカニズム。
【請求項３】
ａ）当初ＢＳが隣接局に要求メッセージを送出することと、
ｂ）当初ＢＳが複数のメッセージ受信時にどの応答をアクノレッジするか決定することと、
ｃ）当初ＢＳが決定後に確認メッセージを送出することと、
ｄ）応答ＢＳが、
ｉ）ステータスの更新と
ｉｉ）次の局のためのスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、
ｉｉｉ）次の局のためのＨＲプリアンブルと、ＳＦＨと、ＨＲ−ＭＡＰの送信とを行うことと
からなる基地局間の中継サポートを特徴とする請求項１および２記載のメカニズム。
【請求項４】
ａ）当初ＭＳが隣接局に要求メッセージを送出することと、
ｂ）当初ＭＳが複数のメッセージ受信時にどの応答をアクノレッジするか決定することと、
ｃ）当初ＭＳが決定後に確認メッセージを送出することと、
ｄ）応答ＢＳが、選ばれたら、
ｉ）ステータスの更新と、
ｉｉ）次の局のためのスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、
ｉｉｉ）次の局のためのＨＲプリアンブルと、ＳＦＨと、ＨＲ−ＭＡＰの送信を行い、
ｅ）応答ＭＳが選ばれたら、
ｉ）ロールの変更についてＢＳに通知することと
ｉｉ）ＢＳから確認ＡＣＫ＿ＲＭを受信したら、ステータスを更新することと
ｉｉｉ）次の局のためのスーパーフレーム・ヘッダ（ＳＦＨ）とＨＲ−ＭＡＰの作成と、
ｉｖ）次の局のためのＨＲプリアンブルと、ＳＦＨと、ＨＲ−ＭＡＰの送信とを行うことと
からなる移動局間および移動局と基地局との間の中継サポートを特徴とする請求項１および２記載のメカニズム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１７１１６（Ｐ２０１２−２１７１１６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−９２４５９（Ｐ２０１１−９２４５９）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２４５９（Ｐ２０１１−９２４５９）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【Ｆターム（参考）】
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