JP2001136178A - 無線ネットワーク、その経路制御方法および無線通信制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回線品質が時々刻々と変化する無線ネットワー
クで、データ転送を安定に行い、無線ネットワークの性
能と信頼性を向上する。 【解決手段】複数の無線通信制御装置間で、任意の送信
元から任意の送信先へデータを送信する転送経路が複数
存在するように論理構成された無線ネットワークで、送
信開始前に、送信元となる無線通信制御装置の制御部20
0は送信先へ通じる複数の経路に経路調査フレームを送
信し、送信先で先に受信された経路、リトライ回数の少
ない経路あるいは回線負荷の少ない経路を判断し、使用
する経路を決定する。各経路で中継局となる無線通信制
御装置は、自装置でのリトライ回数／回線負荷を求め、
経路調査フレーム上に更新処理して格納する。更に、通
信中のデータフレームによっても、途上での経路情報
（リトライ回数／回線負荷）を取得し、送信先で受信し
た経路情報の値が閾値記憶部211の値を超えた場合に異
常を検出し、送信元へ使用経路の異常発生を通知して経
路を切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の無線通信制御
装置から構成される無線ネットワークに関し、特に無線
通信制御装置の経路制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、計算機間でデータのやり取りを行
うコンピュータネットワークの進歩により、通信サービ
ス業務を行っている業者だけにとどまらず、企業内およ
び企業間におけるデータ通信などに普及している。さら
に、ネットワーク通信の導入の要求は小規模なオフィ
ス、スーパーマーケット、一般家庭等にも広がってい
る。しかし、これまでのネットワーク技術はケーブルに
よる計算機の相互接続を行う有線方式が主体であり、ス
ーパーマーケットのように頻繁に計算機の配置が変化す
る場所、あるいはケーブル自体の敷設が困難な一般家庭
や小規模オフィスではネットワークを導入することが困
難であった。

【０００３】これらのケーブル敷設の問題を解決する方
法として、ケーブルではなく無線によるネットワークが
注目されている。無線ネットワーク構築のためには、隣
接する特定の無線局間の通信を確立する必要がある。例
えば、国際規格IEEE802.11に定められた周波数ホッピン
グ方式により、各無線局は帯域を予め決められたパター
ンで分割することで、特定の無線局との通信を行うこと
ができる。つまり、周波数ホッピングパターンが同じ無
線局間でしか通信が成立しないため、他の無線局間の通
信が誤って受信されることはない。

【０００４】無線局が特定の隣接局とのみの通信回線を
確保したうえで、各無線局に割り振られたSSID(システ
ムID番号)を基に、論理的なネットワークの構成を決定
する。この段階では、論理的なネットワーク網を構成す
るだけなので、無線局の中継を介した無線局間のネット
ワーク経路は複数存在しており、どの経路を選択するか
は、論理的なネットワーク網を構成したプログラムより
も更に上位のプログラムが行う。

【０００５】無線ネットワークにおける帯域共有の一般
的な方法は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式である。この方式は規
格IEEE802.11に記載されている通り、キャリアセンスを
行い、どの無線局もデータ(送信波)を出していないこと
を確認し、データ送信を行う方法である。複数の無線局
の送信波が衝突してデータが相手局に到達しなかった場
合、相手局が送信されたデータに対して応答を返さない
ため送信局は応答受信までの時間がタイムアウトとな
り、送信波の衝突、あるいは外乱による送信波の未到達
を送信局は検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】無線ネットワークはケ
ーブル敷設が不要であるから、これまでは小規模で計算
機間の距離が短いネットワークの構成に使われている。
しかし、これまでは有線ネットワークしか実現されてい
なかった大規模な幹線ネットワークについても、無線ネ
ットワークの適用が求められている。

【０００７】しかし、無線ネットワークによる通信環境
は、近くの他の無線通信装置のみならず電波を放出ない
し反射する様々の外乱要因が存在し、電波を送受信する
環境の時々刻々とした変化により、回線品質が時間の経
過とともに変化するという、有線ネットワークにはない
特徴がある。このため、有線に比べて通信障害の発生頻
度が高く、ビットエラーレートが10倍から100倍程度に
高い。また、一度決定した通信回線でも、使用中に異常
となって通信が途絶することもある。一方、無線通信で
の異常は一過性の場合が多く、時間が経過するとともに
速やかに回線品質が復旧するという特徴もある。

【０００８】また、複数組の無線通信装置が相互に通信
を行う場合、帯域を共有しなくてはならないため、デー
タ転送のスループットが低下する点である。複数の無線
ネットワークが存在し、同じ周波数帯域を使用する場
合、相互の通信を妨害しない様に帯域を共有するため、
例えば時分割で帯域を使用して通信することがある。よ
って、通信を行う無線ネットワークが複数存在すると、
そのネットワークの数だけデータ転送のスループットが
低下する。なお、複数の無線ネットワークが互いに離れ
ていて、通常は相互に影響が無い場合でも、一時的に相
互の無線通信が受信され、帯域の共有を行わなくてはな
らない状態が発生することがある。有線ネットワークで
は各ネットワーク用のケーブルを敷設するため、複数の
ネットワークが帯域を共有をすることはない。

【０００９】つまり、無線ネットワークでは一時的にデ
ータ転送ができない、あるいはデータ転送のスループッ
トが低下する箇所が頻繁に発生するため、データ転送を
安定に行うことができない。そして、データ転送が安定
しないことにより、パケット(フレーム)ロスが発生し上
位プロトコルでの再送、あるいは中継機器間でのフレー
ム再送が頻発し、伝送遅延が大きくなる。このようなこ
とが、無線ネットワークを大規模かつデータ伝送距離の
長い基幹ネットワークに適用する上での制約となってい
る。

【００１０】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点に鑑み、データ転送の性能と信頼性を確保し、安定し
たデータ転送を可能にする無線ネットワークのデータ伝
送路制御方式と、大規模な基幹ネットワークの無線ネッ
トワーク化を実現することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、無線通信機能を持つ複数の通信制御装置間
で、送信元となる通信制御装置から送信先となる別の通
信制御装置へデータを送信する経路が複数存在するよう
に構成される無線ネットワークにおいて、前記送信元か
ら前記送信先へ経路情報の調査可能なフレームを送信
し、このフレームを通じて取得される経路情報による回
線品質が一定レベル以上となる経路または複数の経路の
中で最も回線品質の高い経路を使用経路に決定する転送
経路制御機能を設けてなることを特徴とする。

【００１２】前記経路情報は、前記送信元から前記送信
先へ前記フレームを送信する片道または往復の経路にお
ける前記フレームの通信時間、リトライ回数または回線
負荷であり、前記経路情報の値が小さいほど前記回線品
質を高く評価することを特徴とする。

【００１３】前記転送経路制御機能は、前記通信制御装
置が、前記経路情報の調査可能なフレームの発行手段
と、受信した経路情報に基づいて使用経路を決定する経
路判定手段を備え、送信元、送信先、あるいは中継局と
して連系した構成によって実現される。

【００１４】また、本発明は、無線通信機能を持つ複数
の通信制御装置間で、送信元となる通信制御装置から送
信先となる別の通信制御装置へ直接または他の通信制御
装置を経由してデータを送信する経路が複数存在するよ
うに構成されている無線ネットワークにおいて、前記送
信元から前記送信先への通信中に、送信元からのデータ
フレームに設けた経路情報エリアを用いて経路上の経路
情報を取得し、前記送信先で異常検出閾値と経路情報エ
リアの値を比較し、前記経路情報の値が前記異常検出値
を超える場合に通信中の経路の異常検出を行い、前記送
信元へ異常発生を通知する回線異常検出機能を備えたこ
とを特徴とする。

【００１５】また、前記転送経路制御機能を設け、前記
送信元は使用経路の異常発生を知ったときに、少なくと
も使用経路外の他の全ての経路を通じて前記送信先へ前
記経路情報の調査可能なフレームを送信し、前記経路品
質のよい経路への切り替えを可能にしたことを特徴とす
る。

【００１６】本発明の無線ネットワークの経路制御方法
は、無線通信機能を持つ複数の通信制御装置間で、送信
元となる通信制御装置から送信先となる別の通信制御装
置へデータを送信する経路が複数存在するように構成さ
れる無線ネットワークにおいて、前記送信元から前記送
信先への通信開始または再開時に、前記送信元から前記
送信先への全ての経路に対して経路情報を調査するため
の経路調査フレームを送信し、前記送信先が受信した複
数の経路の経路調査フレームの経路情報、または前記送
信先で各々の経路を折り返し前記送信元が受信した複数
の経路調査フレームの経路情報に基づいて、各経路の回
線品質を判断して使用経路を決定することを特徴とす
る。

【００１７】前記送信先または前記送信元が複数の経路
から前記経路調査フレームを受信し、最初に受信された
経路を通信時間の最も短い最良の回線品質の経路と判断
することを特徴とする。

【００１８】また、前記経路調査フレーム内にリトライ
回数を前記経路情報として格納する領域を持ち、前記送
信元から前記送信先への経路調査フレームまたは折り返
しの経路調査フレームの中継を行う通信制御装置が前記
経路調査フレームを次段の通信制御装置へ送信する時に
発生したリトライ回数を前記経路調査フレーム内のリト
ライ回数を格納する領域に累積し、前記送信先または前
記送信元が複数の経路から受信した経路調査フレーム内
のリトライ回数を比較し、リトライ回数の累積値の最も
小さい経路を最良の回線品質の経路と判断することを特
徴とする。

【００１９】また、前記経路調査フレーム内に回線負荷
を格納する領域を持ち、前記送信元から前記送信先への
経路調査フレームまたは折り返しの経路調査フレームの
中継を行う通信制御装置が前記経路調査フレームを次段
の通信制御装置へ送信する際に現在の回線負荷を求め、
前記経路調査フレーム内に格納された回線負荷の値より
求めた回線負荷が大きい場合に経路調査フレーム内の回
線負荷を求めた回線負荷に書き換え、前記送信先または
前記送信元が複数の経路から受信した経路調査フレーム
内の回線負荷を比較し、回線負荷の最も小さい経路を最
良の回線品質の経路と判断することを特徴とする。

【００２０】前記回線負荷は、現時点から所定時間前ま
でに前記次段の通信制御装置と送受信したフレームのビ
ット数を、前記次段の通信制御装置との間の回線の帯域
で割った値によって表すことを特徴とする。

【００２１】本発明の無線通信制御装置は、無線ネット
ワークを構成する複数の通信制御装置の１つであって、
送信局、受信局または中継局となって送信元（送信局）
から送信先（受信局）へのデータを複数の経路の１つを
使用して送信する無線通信機能を持ち、さらに、経路情
報エリアを有し、前記送信元から前記送信先への経路の
経路情報の取得可能なフレームの送信手段と、受信した
フレームの経路情報を自装置で求めた経路情報に基づい
て更新する経路情報取得手段と、複数の経路から受信し
たフレームの経路情報に基づいて使用経路を決定する経
路判定手段を設け、自装置が送信局、受信局または中継
局かに応じて上記各手段の少なくとも１つを実行するこ
とを特徴とする。

【００２２】また、前記送信元から前記送信先へ送信す
るデータフレームに前記経路情報エリアを有し、データ
通信中に使用経路の経路情報を前記データフレームから
取得して、予め設定されている異常検出閾値と比較し、
使用経路の経路情報の値が閾値を超える場合に前記使用
経路の異常検出を行なう異常検出手段を設けたことを特
徴とする。

【００２３】本発明によれば、無線ネットワーク上で一
過性の回線品質の低下が各無線通信装置間で発生し、一
時的にデータ転送が遅くなったり、データ転送そのもの
ができない経路が発生した場合、データ送信元の通信制
御装置またはデータ送信先の通信制御装置が、データ転
送に要する時間、無線通信装置間のデータ転送リトライ
回数あるいは、無線通信装置間の回線負荷から回線品質
の低下を検出し、回線品質の低下した経路から回線品質
が低下していない経路にデータ転送を切替えることで、
データ転送経路を確保しデータ通信を継続する。

【００２４】また、データ転送経路を確保することによ
り、データ転送の性能、信頼性を確保することができる
ため、安定したデータ転送を無線ネットワークで実現す
ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による無線ネットワ
ーク及びその転送経路制御方式について、複数の実施形
態を説明する。第１の実施形態では、送信の開始に際し
て送信元と送信先間の無線ネットワークで行われる転送
経路制御方式を説明する。第２の実施形態は送信中の送
信元と送信先間の無線ネットワークで行われる転送経路
の監視、制御方式を説明する。

【００２６】〔第１の実施形態〕図２は本発明を適用す
る無線ネットワークの一実施例を示す。この無線ネット
ワークは無線通信制御装置100，110，120，130，140
と、無線端末101，102，103，121，122，123等からな
り、リング状の無線ネットワークを構成している。説明
の都合上、無線通信制御装置100，120に接続している無
線端末のみ示しているが、他の無線通信制御装置にも同
様な無線端末が接続されている。

【００２７】リング状のネットワークを構成するため、
各無線通信制御装置は図示の矢印のように、他の２個所
の無線通信装置と通信ができるようになっている。例え
ば、無線通信制御装置100は経路、により、無線通
信制御装置110，140と通信が可能である。また、直接通
信ができない無線通信制御装置120とのデータ転送は、
経路では無線通信装置110，130、経路では無線通信
装置140を中継して行われる。他の無線通信装置の場合
も同様である。なお、回線異常検出閾値記憶部211は、
リトライ回数あるいは回線負荷がどれだけの値になった
ら回線の異常として検出するかを示す閾値を記憶してい
て、後述する実施形態２の動作で参照される。

【００２８】図１は、本発明の一実施例による無線通信
制御装置の構成を示す。無線通信制御装置100は制御部2
00、タイマ201、復調器202、バンドパスフィルター20
3、受信ミキサー204、周波数シンセサイザー205、送信
ミキサー206、変調器207、送受信バッファ208、空中線2
09、送受信切替えスイッチ210、回線異常検出閾値記憶
部211から構成されている。他の無線通信装置も同様で
ある。

【００２９】ここで、無線通信制御装置100の制御部200
は全体の制御を司るとともに、「課題を解決するための
手段」に記載した経路情報の取得可能なフレームの送信
手段、自装置での経路情報を算出し受信したフレームの
経路情報を更新する経路情報取得手段、複数の経路から
受信したフレームの経路情報に基づいて使用経路を決定
する経路判定手段を、後述するソフトウエアの機能によ
って実現している。また、第２の実施形態にかかる異常
検出手段も同様である。

【００３０】無線通信制御装置100におけるデータ送信
の基本的な動作を説明する。制御部200は送信先アドレ
ス、送信元アドレス、データを含むデータフレームを生
成し、送受信バッファ208に格納する。送信時、制御部2
00は送受信切替えスイッチ210を送信ミキサー206の出力
に切替え、送受信バッファ208からデータフレームを読
み出し、変調器207に出力する。変調器207で変調された
データフレームは送信ミキサー206に送られ、周波数シ
ンセサイザ205の生成する搬送波に載せられ、空中線209
を介して他の無線通信制御装置に送信される。一方、受
信ミキサー204は周波数シンセサイザ205からの搬送周波
数に同調する信号を受信して周波数変調し、バンドパス
フィルター203を経て復調器202でデジタルデータのデー
タフレームに復調する。受信のデータフレームは制御部
200に送られ、送受信バッファ208に格納される。

【００３１】図３に、送受信に用いる複数のデータフレ
ームの構成を示す。（ａ）のフレームは、プリアンブル
300、送信先アドレス301、送信元アドレス302、ルート3
03、データ304、CRC(Cyclic Redundancy Code)305から
構成されている。ルート303は本フレームの転送経路を
示すフィールドで、図２の経路または経路のいずれ
かを示している。一方、（ｂ）のフレームはリトライ回
数306のフィールド、（ｃ）のフレームは回線負荷307の
フィールドを有し、回線でのリトライ回数306または回
線負荷307が転送され、送受信バッファ208に格納され
る。

【００３２】第１の実施形態の転送経路制御方式で、図
３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のフレームはそれぞれ以下
に説明する実施例１、実施例２及び実施例３に適用され
る。

【００３３】〔実施例１〕転送経路制御方法の実施例１
は、複数の経路の中でフレームが最も早く受信される経
路を転送経路に決定する方式で、以下、無線端末101が
無線端末123に対しデータを転送する例によって説明す
る。

【００３４】無線端末101は無線通信制御装置100にデー
タを転送する。無線通信制御装置100は無線端末101から
のデータをフレーム化し、経路の無線通信制御装置14
0あるいは経路の無線通信制御装置110に転送する。無
線通信制御装置110がデータフレームを受信した場合
は、無線通信制御装置120にデータが転送される。一
方、無線通信制御装置140がデータフレームを受信した
場合は無線通信制御装置130を経由してデータフレーム
が無線通信制御装置120に転送される。データフレーム
を受信した無線通信制御装置120は、データ転送先が無
線端末123であることを認識して、受信したデータを無
線端末123に転送する。

【００３５】このデータ送信の開始に際し、無線ネット
ワークで送信側（送信元）となる無線通信制御装置100
と受信側（送信先）となる無線通信制御装置120の間
で、経路、を使用して経路調査フレームを送受信し
て転送経路の決定が行われる。ここでは、図２のように
経路に異常があり、経路が正常であるケースを説明
する。使用する経路調査フレームは、図３（ａ）のデー
タフレームと同じフォーマットである。ただし、データ
304は受信先での正常受信のチエックができればよいの
で、テストデータでもよい。

【００３６】図４は、実施例１で送信先が経路を決定す
るときの通信フレームの流れを示す。両経路、のフ
レームの流れが比較しやすいように、送信先の無線通信
制御装置120を中央部に、送信元の無線通信制御装置100
を両端に記述（実際には１つ）している。無線通信制御
装置100は図示の右側の経路と左側の経路に、同時
に経路調査フレームを送信する。

【００３７】経路に送信された経路調査フレームは無
線通信制御装置140に受信される。無線通信制御装置140
はフレーム内のCRC305を用いて経路調査フレームのデー
タが正しく受信されたか確認する。正しく受信された場
合は前段の送信側である無線通信制御装置100に受信応
答を返す。無線通信制御装置140以降にフレームを中継
する無線通信制御装置130および最終的にフレームを受
信する無線通信制御装置120も同様の確認を行い、フレ
ームが正しければ前段の無線通信制御装置に受信応答を
返す。これらの手順により、経路調査フレームは経路
を通って無線通信制御装置120に受信される。

【００３８】一方、経路に送信された経路調査フレー
ムは無線通信制御装置100から無線通信制御装置110に送
信されるが、無線通信制御装置100と110の間の回線が電
波障害等により、無線通信制御装置110は正しく受信で
きず、無線通信制御装置100に受信応答を返すことがで
きない。無線通信制御装置100は調査フレーム送信後、
装置内のタイマ201により無線通信制御装置110からの受
信応答を監視するが、受信応答が帰ってこないためタイ
ムアウトとなる。そこで、無線通信制御装置100は無線
通信制御装置110に対する経路調査フレームの送信をリ
トライ（再送）する。

【００３９】図示では、２回目のリトライで無線通信制
御装置110は経路調査フレームを正しく受信し、受信応
答を無線通信制御装置100に返している。この結果、経
路に送信された経路調査フレームは、無線通信制御装
置110を中継して無線通信制御装置120に受信されてい
る。なお、予め定められている最大リトライ回数を超え
たときは通信が中断される。

【００４０】経路調査フレームを受信した送信先の無線
通信制御装置120は、経路および経路からの経路調
査フレームを受信すると、使用する経路調査フレームの
構成に応じて、以下の３つの何れかの方法で経路を決定
する。図３（ａ）のフォーマットの経路調査フレームを
用いる場合、無線通信制御装置120は経路及び経路
を通過した２つの経路調査フレームのうち、先に受信し
た経路調査フレームが通過した経路を使用経路に決定
する。そして、経路フレームのルート303に経路を設
定した経路応答フレームを、無線通信制御装置130、140
を経由して、送信元の無線通信制御装置100に返す。無
線通信制御装置100は応答フレームの経路情報から経路
を無線通信制御装置120へのフレーム送信経路に設定
し、フレームを経路経由で無線通信制御装置120に送
信する。

【００４１】本実施例では、送信元から送信先に２つの
経路で経路調査フレームを送信し、送信先が先に受信し
た経路調査フレームの経路を転送経路に決定し、経路応
答フレームによって送信元に通知しているので、無線ネ
ットワークの経路決定にかかわる時間を短縮できる。

【００４２】実施例１の変形として、送信先は経路を決
定せずに、同一経路を折り返す経路応答フレームを送信
し、送信元が先に受信した経路応答フレームの経路を転
送経路に決定するようにしてもよい。

【００４３】図５は、送信元が経路を決定するときの通
信フレームの流れを示し、図４と同様の形式で記述され
ている。無線通信制御装置100は経路と経路に経路
調査フレームを送信する。経路及び経路に送信され
た経路調査フレームは、図４の場合と同じ手順で無線通
信制御装置120に到達する。一方、経路に送信された
経路調査フレームが無線通信制御装置100と110の間の回
線が電波障害により正しく送信されず、リトライが発生
する。

【００４４】経路及び経路からの経路調査フレーム
を受信した無線通信制御装置120は、経路調査フレーム
を受信すると折り返し当該経路に、経路応答フレームを
同じ手順により無線通信制御装置100に返す。無線通信
制御装置100は経路及び経路から受信した経路応答
フレームのうち、先に受信したフレームのルート303に
設定されている経路を転送経路に決定する。一般に、送
信元による経路決定は送信先の決定に比べて信頼度を向
上できる。しかし、両方式にそれぞれの長短があり、詳
細な比較は後述する。

【００４５】〔実施例２〕転送経路制御方法の実施例２
は、複数の経路の中でリトライ回数が最も少ない経路を
転送経路に決定する方式で、以下、無線通信制御装置10
0から無線通信制御装置110に経路調査フレームを送信す
る例によって説明する。実施例２に適用され経路調査フ
レームは、図３（ｂ）のフレームと同じフォーマットで
ある。すなわち、経路調査フレームが無線通信制御装置
100から無線通信制御装置120へ転送されるまでに、各無
線通信制御装置がおこなった経路調査フレームのリトラ
イ回数を累積して格納するリトライ回数306のエリアを
有している。

【００４６】図７に、リトライ回数の更新を含む無線通
信制御装置の送信処理のフローを示す。この処理手順は
制御部200によって制御される。無線通信制御装置が前
段の無線通信制御装置から経路調査フレームを受信する
と(ｓ１０１)、経路調査フレーム内の送信先アドレス40
1とCRC305をチェックする(ｓ１０２)。送信先アドレス3
01から自分宛ての経路調査フレームでないことを確認す
ると、次段の無線通信制御装置に受信した経路調査フレ
ームを送信する(ｓ１０３)する。経路調査フレーム送信
後、次段の無線通信制御装置からの受信応答を装置内の
タイマ201で監視する(ｓ１０４)。タイマ201のタイムア
ウト前に受信応答が帰ってきた場合は、経路調査フレー
ムの送信動作は終了となる。しかし、受信応答がなくタ
イマ201がタイムアウトした場合は、経路調査フレーム
のリトライ回数306を読み出し、その値に１を加える(ｓ
１０５)。

【００４７】無線通信制御装置が経路調査フレームを最
初に送信する時は、リトライ回数306には０が書き込ま
れている。リトライ回数306に１を加えると、再び経路
調査フレームを次段の無線通信制御装置に送信する(ｓ
１０３)。リトライは、予め回線異常検出閾値部211に設
定されているリトライ回数になるまで繰り返され、経路
調査フレーム内のリトライ回数306の値を累積してい
く。

【００４８】図６は、実施例２で送信先が経路を決定す
るときの通信フレームの流れを示す。経路を通過して
無線通信制御装置120で受信された経路調査フレーム上
のリトライ回数306の値は０となり、経路を通過した
リトライ回数306の値は２となる。無線通信制御装置120
は経路及び経路を通過した経路調査フレームのリト
ライ回数306を比較し、リトライ回数306の値が小さい経
路を無線通信制御装置100と無線通信制御装置120間の
転送経路と決定する。そして、決定した経路に経路応
答フレームを送信し、無線通信制御装置100に通知す
る。

【００４９】これによれば、転送経路内の無線通信制御
装置間のリトライ回数を累積して、リトライの少ない経
路を選択するので、無線ネットワークのように一過性の
通信異常が多い場合に、使用時間帶で相対的に異常の少
ない経路を選択でき、データ転送を安定に行うことがで
きる。

【００５０】実施例２においても、送信先ではなく送信
元で転送経路を決定する変形が可能である。すなわち、
無線通信制御装置120から経路、経路の各々に経路
応答フレームが送信され、無線通信制御装置100で受信
される。経路応答フレームのリトライ回数は、経路調査
フレームで累積したリトライ回数を初期値とし、各通信
制御装置により折り返し経路で発生したリトライ回数を
累積される。無線通信制御装置100は受信した経路応答
フレームでリトライ回数の少ない方を使用する転送経路
に決定する。

【００５１】図５の流れに示す例では、経路では経路
調査フレーム、経路応答フレームの転送ではリトライが
発生しないため、経路の経路応答フレーム内のリトラ
イ回数306の値は０である。一方、経路における経路
調査フレームのリトライ回数は２回、経路応答フレーム
のリトライ回数は１回であるから、経路経路応答フレ
ーム内のリトライ回数306の値は３である。この結果、
無線通信制御装置100は経路を無線通信制御装置100と
無線通信制御装置120間の経路として選択する。

【００５２】〔実施例３〕転送経路制御方法の実施例３
は、複数の経路の中で回数負荷の最大値が最も少ない経
路を転送経路に決定する方式で、以下、無線通信制御装
置100から無線通信制御装置110に経路調査フレームを送
信する例によって説明する。実施例３に適用され経路調
査フレームは、図３（ｃ）のフレームと同じフォーマッ
トである。すなわち、経路調査フレームが無線通信制御
装置100から無線通信制御装置120へ転送されるまでに、
各無線通信制御装置が単位時間当りの回線負荷を算出
し、その最大値で経路調査フレームの回線負荷307のエ
リアが更新される。

【００５３】図８に、回線負荷の算出を含む無線通信制
御装置の送信処理のフローを示す。無線通信制御装置が
前段から経路調査フレームを受信すると(ｓ２０１)、経
路調査フレームの送信先アドレス301とCRC305をチェッ
クする(ｓ２０２)。CRC503のチェックで経路調査フレー
ムが正常に受信されたと判断すると、次段の無線通信制
御装置との間の現在の回線負荷を算出する(ｓ２０３)。

【００５４】回線負荷の算出方法の一例をあげれば、
「過去１秒間における次段の無線通信制御装置と送受信
したフレームのビット数」を「次段の無線通信制御装置
との間の回線の帯域」で割る。例えば、回線の帯域が10
0MBit／secで、過去１秒間における次段の無線通信制御
装置への送信ビット数が64.8Mbit／secの場合、負荷は
0.648となる。この回線負荷は回線帯域の占有度を示
し、本来100MBit／secで送受信できる帯域が、何らかの
理由で64.8Mbit／secしか転送できない。つまり、この
回線負荷値が低いほどスループットが低下する。

【００５５】回線負荷の算出後、受信した経路調査フレ
ーム内の回線負荷307の値と算出した回線負荷の値を比
較し(ｓ２０４)、算出した負荷が大きい場合は経路調査
フレーム内の回線負荷307の値を算出した負荷に書き換
え(ｓ２０５)、次段の無線通信制御装置へ経路調査フレ
ームを送信する(ｓ２０６)。算出した負荷よりも経路調
査フレーム内の回線負荷307の値が大きい場合は、経路
調査フレーム内の回線負荷307の値はそのままにして、
次段の無線通信制御装置に経路調査フレームを送信す
る。

【００５６】経路調査フレーム送信後、次段の無線通信
制御装置からの受信応答を無線通信制御装置内のタイマ
201で監視する(ｓ２０７)。タイマ201のタイムアウト前
に受信応答が帰ってきた場合は、次段の無線通信制御装
置への経路調査フレームの送信は終了となる。一方、受
信応答がタイマ201のタイムアウト前に受信されない場
合は、再度経路調査フレームを送信する。そして、ステ
ップｓ２０３に戻り、再度負荷の計算を行う。ここでの
負荷計算では、先程、次段の無線通信制御装置に送信し
た経路調査フレームの送信ビット数も含めて行われる。
このため、経路調査フレームの送信がリトライされる度
に不要な送信ビット数が増えるため、負荷の値が大きく
なる。

【００５７】以上のように経路調査フレームの送信リト
ライが成功するまで負荷が計算され、最も大きい回線負
荷の値が経路調査フレームの回線負荷307のエリアに書
き込まれる。図６における経路および経路に送信さ
れた経路調査フレームでは、経路を通過した経路調査
フレームの回線負荷307の値が、経路調査フレームのリ
トライが発生する経路を通過した経路調査フレームの
回線負荷307の値よりも、一般的には小さくなる。この
時無線通信制御装置120は経路及び経路を通過した
経路調査フレームの回線負荷307を比較し、回線負荷307
の値が小さい経路を無線通信制御装置100と無線通信
制御装置120間の経路と判断する。

【００５８】ところで、図２の無線ネットワークに近接
する他の無線ネットワークが存在し、他のネットワーク
の無線通信制御装置と経路の通信制御装置が通信帯域
を共有するような場合、他のネットワークからの送信信
号の入来によって送受信できるデータ両が制限されるた
め、その分だけ当該装置のスループットが低下する。本
実施例の回線負荷の比較によれば、このような無線特有
の負荷変動に対しても含めて、より処理効率のよい経路
選択が可能になる。

【００５９】実施例３においても、送信元で転送経路を
決定する変形が可能である。すなわち、無線通信制御装
置120から経路、経路の各々に経路応答フレームが
送信され、無線通信制御装置100で受信される。このと
き、経路応答フレームの回線負荷307は経路調査フレー
ムでの値を初期値とし、折り返し経路の各通信制御装置
によって計算され回線負荷と比較され、最大値に更新さ
れる。

【００６０】図５の流れに示す例では、経路、経路
のリトライ回数はそれぞれ０回、３回となるので、他の
要因がないとすれば経路の負荷が大になり、負荷の小
さい経路が転送経路に決定される。

【００６１】以上、無線ネットワークにおけるデータ通
信開始時の経路決定方法を実施例１〜３によって説明し
た。実施例１は回線決定の処理時間が最も短い。実施例
２はリトライ回数を累積する分だけ処理時間は長くなる
が、一過性の異常が発生しやすい無線ネットワークの回
線状況をより正確に反映でき、信頼度が向上する。実施
例３は回線負荷の計算及び最大値判定などで処理時間は
最も長くなる。しかし、回線負荷にはリトライ回数や帯
域の混雑状況など、無線ネットワーク特有の回線状況が
反映されるので、最も異常が少なくかつスループットの
高い転送経路を選択できるので、通信中の回線中断やス
ループット低下が少なく、信頼性が高い。

【００６２】なお、上記の各実施例で経路調査フレーム
に共通のフォーマット用いることも可能である。即ち、
フレーム内に調査パラメータのエリアを設け、制御プロ
グラムのパラメータに応じて、リトライ回数あるいは回
線負荷を格納する。実施例１の場合はダミーとなる。

【００６３】次に、転送経路を送信元で決定する場合と
送信先で決定する場合との特徴を説明する。一般的に
は、送信元で決定する方法は経路の往復を通じて回線状
況が反映されるので、経路決定の信頼度が高くなるが、
さらに次のような得失がある。

【００６４】送信元が決定する場合、送信元は送信する
経路調査フレーム数を予め定めることができるので、返
信されてくる経路応答フレーム数の上限も分かる。一
方、送信先で決定する場合、受信する経路調査フレーム
数がどれだけあるか分からない。このため、実施例２、
３では、経路比較を行うタイミングを確定するための余
裕時間や、比較のためのデータの記憶領域に十分な余裕
をもつ必要がある。従って、送信元が決定する方が、記
憶装置を小さくすることができる。

【００６５】一方、送信元が決定する場合は、各経路を
経路フレームが１往復するのに対し、受信側が決定する
場合は決定した経路のみに経路フレームを返信するの
で、返信時に使用される回線が１つだけとなる。このた
め、受信側が判定した場合の方が、経路調査フレームの
回線使用量が少なくてすみ、回線負荷を小さくすること
ができる。

【００６６】〔第２の実施形態〕次に、本発明の第２の
実施形態として、送信中の送信元と送信先間の無線ネッ
トワークで行われる転送経路の監視、制御方式を説明す
る。第２の実施形態での無線通信制御装置や無線ネット
ワークは、第１の実施形態の説明に用いた図１、図２等
と同じである。

【００６７】第２の実施形態では、通信中のデータフレ
ームに格納されるリトライ回数あるいは回線負荷を監視
し、それらが異常検出閾値を超えた場合に回線異常の予
兆ないし発生として異常検出を行う。さらに、異常検出
をした場合は、実施形態１と同様の経路調査フレームを
発行して、使用する転送経路を再決定する。

【００６８】図９に、通信中に回線異常を生じた無線ネ
ットワークを示す。ネットワーク構成は図２と同じであ
る。図２の状態では、無線通信制御装置100と無線通信
制御装置110間の経路が異常であり、フレームの転送
経路には経路が選択されて、データ通信が行われてい
る。この状態から、経路の回線異常は回復し、新たに
無線通信制御装置130と無線通信制御装置140間の回線が
異常になったとする。この場合、無線通信制御装置100
と無線通信制御装置120間のフレーム転送経路である経
路は正常にフレームを転送できなくなる。

【００６９】図１０に、通信中に異常が発生した経路
のフレームの流れを示す。無線通信制御装置130と無線
通信制御装置140間の回線が不安定なため、データフレ
ーム及びデータフレームに対する応答フレームの転送時
にリトライが発生する。本実施形態では、データフレー
ムに図３（ｂ）または（ｃ）のフォーマットを使用し、
そのリトライ回数306または回線負荷307を監視して、使
用中の回線の経路異常を検出する。

【００７０】すなわち、リトライ回数306あるいは回線
負荷307を格納したデータフレームは、図６の経路で
示した手順で無線通信制御装置100から無線通信制御装
置120へ転送される。データフレームを受信した無線通
信制御装置120はデータフレーム内のリトライ回数306あ
るいは回線負荷307を読み出し、その値が閾値以上にな
っているか判定し（図６の送信先での「比較判定」に替
えて「異常判定」が行われる）、閾値を超えている場
合、経路に異常が発生ないし予兆とみなし無線通信制
御装置100に回線異常を知らせる経路応答フレームを送
信する。回線異常の通知は、たとえばリトライ回数306
や回線負荷307の数値を異常発生を示す特定値にして返
送する。

【００７１】閾値は図１の回線異常検出閾値記憶部211
に、リトライ回数または回線負荷値が設定される。通信
が中断される少し前の回線異常ないし予兆のレベルを閾
値とするのが望ましい。

【００７２】また、回線異常の検出を送信元で行うよう
にしてもよい。このときのデータフレームと応答フレー
ムの流れは、図５の経路に示した手順と同じである。
経路の場合、無線通信制御装置100は経路応答フレー
ム内のリトライ回数306または回線負荷307の値を読み出
し、その値が閾値を超えている場合、経路に異常が発
生したことを検出する。

【００７３】送信元の無線通信制御装置100は送信先ま
たは自装置により、使用中の経路の回線異常を検出する
と、通信を一時中断して経路調査フレームを経路、
に送信し、第１の実施形態により説明した転送経路制御
方式によって正常な経路を調べ、その結果、経路が選
択される。無線通信制御装置100は一時中断していたデ
ータ通信を経路を使用して再開する。

【００７４】なお、回線異常の検出時、実行中の通信が
まだ事故中断していない場合には、送信元の無線通信制
御装置100が使用していない経路にだけ経路調査フレ
ームを送信し、その使用の可否を判定するようにしても
よい。また、通信中の異常検出による転送経路の再決定
において、切替までの処理時間を最も短くするのには実
施例１の手法によるのがよい。しかし、上述した信頼度
を考慮する場合には、実施例２または実施例３の手法に
よってもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、一過性の異常が発生し
やすい無線ネットワークにおいて、送信元から送信先へ
の複数の経路について回線状態を調査し、回線状態が良
好な経路を判別して、データ転送する経路を決定するの
で、事故中断の少ない安定した無線通信が実現でき、無
線ネットワークの信頼性を向上し、大規模ネットワーク
への適用を可能にする。また、最短処理時間経路あるい
は最小回線負荷の経路を選択できるので、データ転送の
処理性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による無線通信御装置の構成
図。

【図２】本発明を適用する無線ネットワークの構成図。

【図３】本発明の無線通信に用いる複数の実施例による
フレームの構成図。

【図４】無線ネットワークにおける経路調査フレームの
流れ図（その１）。

【図５】無線ネットワークにおける経路調査フレームの
流れ図（その２）。

【図６】無線ネットワークにおける経路調査フレームの
流れ図（その３）。

【図７】図１の無線通信制御装置による経路調査フレー
ム内のリトライ回数値の処理手順を示すフロー図。

【図８】図１の無線通信制御装置による経路調査フレー
ム内の回線負荷値の処理を示すフロー図。

【図９】通信中の無線ネットワークにおける回線異常発
生例を示す説明図。

【図１０】通信中の回線異常発生を検出するためのデー
タフレームの流れ図。

【符号の説明】

100，110，120，130，140…無線通信制御装置、101〜10
3，121〜123…無線端末、200…制御部、201…タイマ、2
02…復調器、203…バンドパスフィルタ、204…受信ミキ
サー、205…周波数シンセサイザ、206…送信ミキサー、
207…変調器、208…送受信バッファ、209…空中線、210
…送受信切替えスイッチ、211…回線異常検出閾値記憶
部、300…プリアンブル、301…送信先アドレス、302…
送信元アドレス、303…ルート、304…データ、305…CR
C、306…リトライ回数、307…回線負荷。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲田 俊司 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 (72)発明者 益子 英昭 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 (72)発明者 濱田 卓志 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 Ｆターム(参考） 5K030 HA08 HC14 HD03 HD07 JL01 JL07 KA05 KA13 LA01 LB05 MB03 MB04 5K033 AA07 AA09 CB01 CB03 CB08 DA05 DA17 DB09 DB18 EA06 EA07 EC01 5K067 AA23 BB21 DD28 EE06 HH17 5K072 AA01 AA22 BB02 BB15 BB25 CC06 CC28 CC31 EE04 EE13 FF04 FF10 FF25 HH02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線通信機能を持つ複数の通信制御装置
   間で、送信元となる通信制御装置から送信先となる別の
   通信制御装置へデータを送信する経路が複数存在するよ
   うに構成される無線ネットワークにおいて、 前記送信元から前記送信先へ経路情報の調査可能なフレ
   ームを送信し、このフレームを通じて取得される経路情
   報による回線品質が一定レベル以上となる経路または複
   数の経路の中で最も回線品質の高い経路を使用経路に決
   定する転送経路制御機能を設けてなることを特徴とする
   無線ネットワーク。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記経路情報は、前記送信元から前記送信先へ前記フレ
   ームを送信する片道または往復の経路における前記フレ
   ームの通信時間、リトライ回数または回線負荷であり、
   前記経路情報の値が小さいほど前記回線品質を高く評価
   することを特徴とする無線ネットワーク。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記通信制御装置が前記経路情報の調査可能なフレーム
   の発行手段と、受信した経路情報に基づいて使用経路を
   決定する経路判定手段を備え、前記送信元と前記送信先
   の通信制御装置さらには中継の通信制御装置の連系によ
   って前記転送経路制御機能を構成してなることを特徴と
   する無線ネットワーク。
4. 【請求項４】 無線通信機能を持つ複数の通信制御装置
   間で、送信元となる通信制御装置から送信先となる別の
   通信制御装置へ直接または他の通信制御装置を経由して
   データを送信する経路が複数存在するように構成されて
   いる無線ネットワークにおいて、 前記送信元から前記送信先への通信中に、送信元からの
   データフレームに設けた経路情報エリアを用いて経路上
   の経路情報を取得し、前記送信先で異常検出閾値と経路
   情報エリアの値を比較し、前記経路情報の値が前記異常
   検出値を超える場合に通信中の経路の異常検出を行い、
   前記送信元へ異常発生を通知する回線異常検出機能を備
   えたことを特徴とする無線ネットワーク。
5. 【請求項５】 請求項４において、 請求項１、２または３に記載の転送経路制御機能を設
   け、前記送信元は使用経路の異常発生を知ったときに、
   少なくとも使用経路外の他の全ての経路を通じて前記送
   信先へ前記経路情報の調査可能なフレームを送信し、経
   路品質のよい経路への切り替えを可能にしたことを特徴
   とする無線ネットワーク。
6. 【請求項６】 無線通信機能を持つ複数の通信制御装置
   間で、送信元となる通信制御装置から送信先となる別の
   通信制御装置へデータを送信する経路が複数存在するよ
   うに構成される無線ネットワークの経路制御方法におい
   て、 前記送信元から前記送信先への通信開始または再開時
   に、前記送信元から前記送信先への全ての経路に対して
   経路情報を調査するための経路調査フレームを送信し、
   前記送信先が受信した複数の経路調査フレームの経路情
   報、または前記送信先で各々の経路を折り返し前記送信
   元が受信した複数の経路調査フレームの経路情報に基づ
   いて、各経路の回線品質を判断して使用経路を決定する
   ことを特徴とする無線ネットワークの経路制御方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記送信先または前記送信元が複数の経路から前記経路
   調査フレームを受信し、最初に受信された経路を通信時
   間の最も短い最良の回線品質の経路と判断することを特
   徴とする無線ネットワークの経路制御方法。
8. 【請求項８】 請求項６において、 前記経路調査フレーム内にリトライ回数を前記経路情報
   として格納する領域を持ち、前記送信元から前記送信先
   への経路調査フレームまたは折り返しの経路調査フレー
   ムの中継を行う通信制御装置が前記経路調査フレームを
   次段の通信制御装置へ送信する時に発生したリトライ回
   数を前記経路調査フレーム内のリトライ回数を格納する
   領域に累積し、前記送信先または前記送信元が複数の経
   路から受信した経路調査フレーム内のリトライ回数を比
   較し、リトライ回数の累積値の最も小さい経路を最良の
   回線品質の経路と判断することを特徴とする無線ネット
   ワークの経路制御方法。
9. 【請求項９】 請求項６において、 前記経路調査フレーム内に回線負荷を格納する領域を持
   ち、前記送信元から前記送信先への経路調査フレームま
   たは折り返しの経路調査フレームの中継を行う通信制御
   装置が前記経路調査フレームを次段の通信制御装置へ送
   信する際に現在の回線負荷を求め、前記経路調査フレー
   ム内に格納された回線負荷の値より求めた回線負荷が大
   きい場合に経路調査フレーム内の回線負荷を求めた回線
   負荷に書き換え、前記送信先または前記送信元が複数の
   経路から受信した経路調査フレーム内の回線負荷を比較
   し、回線負荷の最も小さい経路を最良の回線品質の経路
   と判断することを特徴とする無線ネットワークの経路制
   御方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記回線負荷は、現時点から所定時間前までに前記次段
    の通信制御装置との間で送受信したフレームのビット数
    を、前記次段の通信制御装置との間の回線の帯域で割っ
    た値によって表すことを特徴とする無線ネットワークの
    経路制御方法。
11. 【請求項１１】 無線ネットワークを構成する複数の通
    信制御装置の１つであって、送信局、受信局または中継
    局となって送信元（送信局）から送信先（受信局）への
    データを複数の経路の１つを使用して送信する無線通信
    機能を持つ無線通信制御装置において、 経路情報エリアを有し、前記送信元から前記送信先への
    経路情報の取得可能なフレームの送信手段と、受信した
    フレームの経路情報を自装置で求めた経路情報に基づい
    て更新する経路情報取得手段と、複数の経路から受信し
    たフレームの経路情報に基づいて使用経路を決定する経
    路判定手段を設け、自装置が送信局、受信局または中継
    局かに応じて上述した送信手段、経路情報取得手段また
    は経路判定手段の少なくとも１つを実行することを特徴
    とする無線通信制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記送信元から前記送信先へ送信するデータフレームに
    前記経路情報エリアを有し、データ通信中に使用経路の
    経路情報を前記データフレームから取得して、予め設定
    されている異常検出閾値と比較し、使用経路の経路情報
    の値が閾値を超える場合に前記使用経路の異常検出を行
    なう異常検出手段を設けたことを特徴とする無線通信制
    御装置。