JP2004282266A - 無線通信ネットワークシステムの無線端末、無線通信方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まるようにでき且つネットワークの通信品質の信頼性を確保する。
【解決手段】構成情報記憶部１４は、自装置が直接通信できる無線端末の情報と、この直接通信できる無線端末を介して他の無線端末と通信するときの中継回数の情報、及び信頼性値の情報である構成情報を記憶する。主経路決定部１１は、この構成情報に基づいて、着信端末への最短経路上にある無線端末１０であって信頼性値の高い無線端末１０を、主経路の中継先端末とする。予備経路決定部１２は、この構成情報に基づいて、当該主経路中継先端末に対して中継段数が２段となるような他の無線端末１０であって信頼性値が高いものを予備経路の為の中継端末とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線通信機器が、各通信毎に、送信側機器または受信側機器あるいは中継機器として働き、ある通信において直接又は中継機器として働く１以上の無線通信機器を介して、データの送受信を行う無線通信ネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、通信路として無線通信を用いて、且つ送信側端末間から送信された無線パケットが、１又は複数の無線機によって中継されて、受信側端末に届けられる、という構成の無線通信ネットワークシステムについて、様々な提案が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の発明は、有線網に接続された中央基地局と、各無線基地局との間で、無線通信を行なうシステムである。無線通信は、中央基地局と、送信先の無線基地局との間にある無線基地局が中継することによって行われる。無線空間の品質が変化する等して、基地局間の平均遅延時間が大きく変化した場合、この変化を検出した無線基地局が、中央基地局に通知する。この通知を受けた中央基地局は、構成情報に基づいて、新たな経路を決定する。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に記載の発明は、複数のノードが中継器として動作する無線回路網において、従来のように回路網中の全ノードを用いる全ての可能な経路を介してパケットをランダムにホップさせたり、予めプログラムされた単一の各経路に沿ってホップさせるのではなく、コンパクトな部分的経路決めテーブルを当該回路網内のノードのうち予め選択された各ノードのメモリ部分内に記憶し、ビルコンピュータと宛先ノードとの間に複数の所定の通信経路を設けて、ＥＮＤ−ＥＮＤ間のデータ伝送の成功の確率を向上させると共に、回路網の高データ伝送処理能力を実現する。またデータパケット中に全経路決め情報を含ませる必要性を除去する。
【０００５】
また、例えば、特許文献３に記載の発明は、通信前に経路判定用パケットを同報通信し経路を決定する方式において、従来では一度通信経路を選択すると、その経路の回路切断を検出するまでその経路を使用する為、信号到着時刻に遅延ゆらぎが生じるという問題があったのに対して、主経路を構築後、データ送信開始し、同時に迂回経路を構築するようにしている。
【０００６】
また、本出願人が既に提案している先出願（特許文献４）に記載の発明では、通信の信頼性及び伝送距離を向上させる為に、各無線端末が保持している構成情報及び信頼性情報を基に、最適な転送経路が決定され、中継転送が行われる。また、パケットを中継転送中に、外乱等の影響により通信路の環境が悪化して、中継端末間でパケットの転送に失敗した場合には、その中継無線端末は、端末内の構成情報及び信頼性情報に基づいて、別経路を選択し、動的に経路を変更することにより、通信の信頼性の向上を図っている。
【０００７】
図１６は、先出願を説明する為の図（その１）であってネットワーク構成の一例を示す図である。
図１７は、先出願を説明する為の図（その２）であって図１６のネットワーク構成において、各無線端末に保持される構成情報の一例を示す図である。
【０００８】
図１６の無線通信ネットワークシステムは、無線端末Ａ〜無線端末Ｊまでの１０個の無線端末によって構成される。そして、任意の無線端末が任意の無線端末宛にパケットを送信する。このとき、これら送信側、宛先側の無線端末以外の各無線端末は、このパケットを中継・転送する中継端末として機能する。各無線端末は、それぞれ構成情報を保持しており、この構成情報に基づいて、パケットの転送先の無線端末を決定して、パケットを中継・転送する。
【０００９】
図１７（ａ）〜（ｄ）には、この構成情報の一例を示す。尚、図１７には、無線端末Ａ〜無線端末Ｊの中の一部の無線端末の構成情報のみ示しているが、これら以外の無線端末もそれぞれ構成情報を保持している。
【００１０】
図１７（ａ）は無線端末Ａが保持する構成情報の例である。図１７（ｂ）は無線端末Ｂが保持する構成情報の例である。図１７（ｃ）は無線端末Ｅが保持する構成情報の例である。図１７（ｄ）は無線端末Ｇが保持する構成情報の例である。
【００１１】
ここでは、図１７（ａ）に示す無線端末Ａの構成情報を例にすると、まず、その上側には、無線端末Ａから各無線端末へのパケットの最短の中継段数（通信回数）を示す。通信回数が１となっている無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄが、当該無線端末Ａが直接通信可能な無線端末である。よって、パケットの中継先は、無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄの中から選択することになる。更に、図示の下側に示すように、これら無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄを中継先として選んだ場合の各無線端末へのパケットの最短の中継段数を示す。これより、例えば無線端末Ａから無線端末Ｇ宛にパケットを送信する場合には、中継先として無線端末Ｂ又はＣを選択した場合に最も中継段数が少ないことが分かる。
【００１２】
また、特に図示しないが、各無線端末は、通信路診断パケットを用いて、自装置が直接通信可能な各無線端末との通信路の信頼性値を算出して、通信路の信頼性を診断している。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−３２０７３号公報
【特許文献２】
特表平１１−５０４７８５号公報
【特許文献３】
特開２００１−２３７８７５号公報
【特許文献４】
特開２０００−１３３７６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１記載の発明は、経路を選定する為に中央基地局なる無線端末が集中的に誤り率等を収集し経路を選定し、その結果を各無線機に通知して経路を選定している為、中央基地局の負荷が大きい。
【００１５】
特許文献３記載の発明も、各中継端末それぞれが特許文献４のような構成情報を有するようなものではない為、通信前に経路判定用パケットを同報通信し経路を決定する処理が必要となり、通信前の段階における処理の手間が余分に掛かる。
【００１６】
これに対して、上記先出願（特許文献４）の手法では、各無線端末がそれぞれ構成情報を保持しており、各無線端末毎に、パケットを中継転送する経路を、通信環境の変化に応じて動的に決定・変更するので、特定の機器に負担を掛けることなく処理負荷が各無線端末に分散され、またパケット中に全経路決め情報を含ませる必要なく、また通信前の段階における処理を行う必要なく、動的に最適な経路を選定することができる。
【００１７】
ここで、上記先出願（特許文献４）の無線通信ネットワークにおいて、例えば、マルチメディア伝送（ストリーミング系）、制御系伝送等のように、ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まることが求められるアプリケーションを使用する場合を考える。
【００１８】
この場合、上記先出願（特許文献４）の手法では、上記のように、中継転送される経路が、通信環境の変化に応じて動的に変わるため、中継数が多くなる（遠回りの）経路となる場合もあり、最終的に目的の送信先端末で受信する各パケットの遅延量にバラツキが生じる可能性があり、また、遅延量の推定が困難であった。この為、上記のような遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まることが求められるアプリケーションには、上記先出願の無線通信システムは、適用が困難であった。これは、特許文献２に記載の発明についても同様である。
【００１９】
例えば、図１６に示す例において、無線端末Ｊから無線端末Ｅ宛にパケット送信する経路は、Ｊ→Ｇ→Ｅ（２段の経路）、Ｊ→Ｉ→Ｇ→Ｅ、Ｊ→Ｉ→Ｆ→Ｅ（何れも３段の経路）、Ｊ→Ｉ→Ｈ→Ｆ→Ｅ（４段の経路）を取り得る。この為、どの経路を取るかによって着信端末での遅延量のバラツキが生じることになる。
更に、これは、簡単な例であり、実際には、更に中継数が多くなる（遠回りの）経路を取り得る為、更に遅延量のバラツキが大きくなることになる。
【００２０】
このように、遅延ジッタ（遅延の揺らぎ、ばらつき）を低減することが求められるが、例えば通信経路を固定すれば遅延ジッタは低減できるが、無線区間の通信環境は動的に変化するため、外乱等の影響により通信路の環境が悪化した場合、ネットワークの通信品質の信頼性の点で問題が生じる。
【００２１】
本発明の課題は、無線通信ネットワークシステムにおいて、ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まるようにでき且つネットワークの通信品質の信頼性を確保できる無線通信ネットワークシステムの無線端末、その通信方法等を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明による無線端末は、無線通信を行なう複数の無線端末によって構成され、該無線端末の何れも直接または他の１以上の無線端末を介することで、他の任意の無線端末と通信することができる無線通信ネットワークシステムを構成する各無線端末である。
【００２３】
この各無線端末は、自装置が直接通信できる無線端末の情報と該直接通信できる無線端末を介して他の無線端末と通信するときの中継回数の情報である構成情報を記憶した構成情報記憶手段と、該構成情報記憶手段に記憶されている構成情報に基づいて、前記自装置が直接通信できる無線端末であって着信端末への最短経路上にある無線端末の中から、主経路の中継先端末を決定する主経路決定手段と、前記構成情報記憶手段に記憶されている構成情報に基づいて、前記自装置が直接通信できる無線端末であって前記主経路の中継先端末に対して中継回数が２回で中継できる無線端末の中から、予備経路の為の中継端末を決定する予備経路決定手段とを有し、前記主経路、予備経路の両方を用いて、パケットを中継・転送するように構成する。
【００２４】
上記構成によって、複数の経路、すなわち前記主経路、予備経路の両方を用いてパケットの中継を行うので、ネットワークの通信品質の信頼性を確保できる。
且つ、この複数の経路の決定方法に、一定の条件を与える。すなわち、主経路は、着信端末への最短ルートとし、且つ予備経路は、この主経路の中継先端末に対して中継回数が２回で中継できる無線端末を介して、当該主経路の中継先端末にパケット転送するルートとする。このように経路の決定方法を規定することで、ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まるようにできる。
【００２５】
また、例えば、前記構成情報には更に自装置が直接通信できる無線端末との間の通信路の信頼性を示す信頼性値が含まれ、前記主経路決定手段、予備経路決定手段は、この信頼性値が高い無線端末を、前記主経路の中継先端末、前記予備経路の為の中継端末として決定するようにしてもよい。
【００２６】
このように、主経路、予備経路とも、信頼性が高い通信路をパケット転送経路とすることにより、通信品質の信頼性を向上できる。
また、上記の通り、複数の経路を用いることで、ネットワークの通信品質の信頼性を確保でき、決定された経路を固定的に使用できるが、それでも、通信環境の悪化等によって、通信品質の信頼性を確保できない状況になった場合には、以下に説明するように経路を変更することにより、ネットワークの通信品質の信頼性を確保できる。
【００２７】
すなわち、上記無線端末は、更に、前記主経路決定手段、予備経路決定手段によって決定された主経路、予備経路を変更するか否かを判定する経路変更判定手段を備え、該経路判定手段によって主経路、予備経路を変更すると判定された場合、前記主経路決定手段、予備経路決定手段は、新たな主経路、予備経路を決定する。
【００２８】
上記経路変更判定手段による判定方法は、例えば発信端末においては以下の通りとする。
すなわち、前記主経路決定手段、予備経路決定手段によって決定された経路は、任意の通信期間中、固定的に使用され、前記着信端末は、該任意の通信期間中のパケット着信率を集計し、この集計結果を発信端末に返信し、該発信端末である無線端末における前記経路変更判定手段は、該着信率集計結果と予め登録される閾値とに基づいて前記判定を行う。例えば、もし着信率が閾値以下であれば、経路を変更すべきと判定する。
【００２９】
なお、上述した本発明の各構成により行なわれる機能と同様の制御をコンピュータに行なわせるプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体から、そのプログラムをコンピュータに読み出させて実行させることによっても、前述した課題を解決することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本例による無線通信ネットワークシステムを構成する各無線端末の機能ブロック図である。
【００３１】
尚、本例の各無線端末は、基本的には先出願の無線端末と略同様の機能を有するが、経路の決定の仕方、変更の仕方が異なる。また、一旦決定した経路は、所定期間、固定的に使用する点も異なる。
【００３２】
図示の無線端末１０は、主経路決定部１１、予備経路決定部１２、経路変更判定部１３、構成情報記憶部１４を有する。各無線端末１０は、各通信毎に、任意の無線パケットを送信する送信元の端末である発信端末、又はこの無線パケットを中継する中継端末、又はこの無線パケットの宛先である着信端末の何れかとして動作するが、その構成自体は、全て同じである。但し、図示の各機能部は、発信端末又は中継端末として機能する場合に必要な構成を示している。また、経路変更判定部１３は、発信端末の場合と中継端末の場合とで、その処理方法が異なる。
【００３３】
尚、以下の説明においては、無線パケットは、単にパケットと記す。
本例による無線通信ネットワークシステムでは、上記先出願と同様、各無線端末が、各々、例えば図１７に示すような構成情報を記憶した構成情報記憶部１４を有する。構成情報は、概略的には、自装置が直接通信できる無線端末の情報と、この直接通信できる無線端末を介して他の無線端末と通信するときの中継回数の情報である。また、図１７には特に示していないが、上記先出願において算出する信頼性値の情報も含まれる。
【００３４】
主経路決定部１１は、構成情報記憶部１４に記憶されている構成情報に基づいて、着信端末への最短経路上にある他の無線端末１０であって信頼性値の高い無線端末１０を、主経路の中継先端末（以下、主経路中継先端末と記す）とする（図２のステップＳ１）。
【００３５】
予備経路決定部１２は、構成情報記憶部１４に記憶されている構成情報に基づいて、当該主経路中継先端末に対して中継段数が２段となるような他の無線端末１０であって信頼性値が高いものを予備経路の為の中継端末（以下、予備経路中継先端末と記す）とする（図２のステップＳ２）。
【００３６】
勿論、ステップＳ１、Ｓ２で選択する中継端末は、自装置が直接通信できる無線端末の中から選択する。
発信端末又は中継端末として機能する無線端末１０は、パケットを着信端末に伝送する為の次の中継先端末を決定するが、この中継先端末に対する予備の経路も決定する。その際、必ず、着信端末への最短経路にある無線端末１０の中から、主経路中継先端末を選択する。更に、当該主経路中継先端末に対して中継段数が２段となる経路、すなわち他の任意の１つの無線端末１０（上記予備経路中継先端末）を介して当該主経路中継先端末にパケットが伝送されるような経路を、予備経路として決定する。
【００３７】
これによって、ＥＮＤ−ＥＮＤ間、すなわち発信端末−着信端末間の通信の遅延量は、詳しくは後述するように、必ず、（主経路の中継時間）×３以下となる。更に詳しくは、“主経路の中継時間”〜“（主経路の中継時間）×３”までの範囲内に収まる。従って、ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まるようにできる。
【００３８】
また、上記のように決定した経路は、任意の通信期間中、固定的に使用する。着信端末は、任意の通信期間におけるパケットの着信率を集計し、この集計結果を発信端末に返信する。
【００３９】
発信端末の経路変更判定部１３は、この着信率集計結果に基づいて、経路を変更するか否かを判定する。経路を変更すると判定した場合には、主経路決定部１１、予備経路決定部１２によって、上述した処理と、基本的には同様の処理を行って、新たな主経路、予備経路を決定する。但し、現在使用している経路は、基本的には除外し、現在使用している経路以外の経路の中から新たな主経路、予備経路を決定する。
【００４０】
また、発信端末は、決定した経路毎に、経路の識別番号を割り当てて、これをパケットに含めて送信する。各中継端末の経路変更判定部１３は、この経路の識別番号に基づいて、経路を変更するか否かを判定する。この点が、上記発信端末の経路変更判定部１３とは異なる。
【００４１】
以下、無線通信ネットワークシステムとその各無線端末の動作について、図３以降を参照して、更に詳細に説明する。
図３は、初期経路を決定する処理のフローチャート図である。
【００４２】
図１１〜図１３は、経路変更に係わる処理のフローチャート図である。
まず、図３等を参照して、初期経路の決定処理について説明する。
まず、任意の無線端末１０（発信端末）から任意の無線端末１０（着信端末）へパケットを送信する場合であって、未だこの無線端末間の伝送経路が決定されていない場合、図３に示す処理を行う。尚、既にこの無線端末間の伝送経路が決定されていた場合には、決定済みの経路を用いて伝送を行うか、あるいはもし経路変更の必要がある場合には後述する図１３の処理を行って経路の再決定を行う。
【００４３】
また、図３の処理は、図４〜図７に示す具体例を参照しつつ説明する。
まず、図４に、無線通信ネットワークシステムの構成の簡単な具体例を示す。図示の無線通信ネットワークシステムの例では、▲１▼〜▲６▼の６つの無線端末１０が存在する。そして、ここでは、無線端末▲１▼が、無線端末▲６▼に対してパケットを送る場合を例にする（以下、発信端末▲１▼、着信端末▲６▼と記す）。よって、これら以外の▲２▼〜▲５▼の無線端末１０の中の少なくとも１つ以上が、パケットを中継する中継端末として機能することになる。
【００４４】
図３に示す処理は、発信端末▲１▼及び各中継端末においてそれぞれ実行される。
ここでは、発信端末▲１▼が図３の処理を行う場合を例にして、図５に発信端末▲１▼が保持する構成情報テーブルの一例、図６に発信端末▲１▼が作成・保持する管理テーブルの一例を示す。
【００４５】
図３において、まず、発信端末▲１▼は、自装置が保持する図５の構成情報テーブル２０を参照して、自装置が直接通信可能な無線端末１０の中から、着信端末▲６▼への中継段数が最も少ない無線端末１０であって且つ信頼性値が最も高いものを、主経路中継先端末として選択する（ステップＳ１１）。
【００４６】
続いて、ステップＳ１１で選択した主経路中継先端末に対して中継段数が２段で中継可能な他の無線端末１０を、構成情報テーブル２０を検索して求める（ステップＳ１２）。その結果、もし、主経路中継先端末に対して中継段数が２段で中継可能な無線端末１０が、１つも存在しなかった場合には（ステップＳ１３，ＮＯ）、主経路中継先端末は、予備経路中継先端末でもあるものとする（ステップＳ１５）。一方、もし、中継段数が２段で中継可能な無線端末１０が１つ以上存在した場合には（ステップＳ１３，ＹＥＳ）、これらの無線端末１０の中で最も信頼性値が高いものを、予備経路中継先端末として選択する（ステップＳ１４）。勿論、１つしか存在しない場合には、信頼性値に関係なく、その無線端末１０を予備経路中継先端末として選択する。
【００４７】
最後に、以上の処理により選択した主経路中継先端末及び予備経路中継先端末の組に対して、任意の経路番号を割り当てて、発信端末、着信端末の情報と共に、管理テーブル３０に格納する（ステップＳ１６）。図６に示すように、管理テーブル３０は、経路番号３１、発信端末３２、着信端末３３、主経路中継先端末３４、及び予備経路中継先端末３５の各データ項目より成る。上記の例では、無線端末▲１▼が、無線端末▲６▼に対して無線パケットを送る場合なので、発信端末３２には▲１▼、着信端末３３には▲２▼が格納される。また、構成情報テーブル２０が図５の例の場合には、以下に説明する処理の結果、主経路中継先端末３４には▲４▼、予備経路中継先端末３５には▲２▼が格納されることになる。尚、ここでは、経路番号３１は仮に‘１’が割り当てられたものとする。
【００４８】
尚、各中継先端末においても、発信端末と同様に上記図３の処理を実行するが、ステップＳ１６において管理テーブル３０に格納する経路番号３１は、発信端末が決定した値と同一の値とする。発信端末は、後に図７で説明するように、中継先端末に送信するパケットのヘッダに、この経路番号データを含めるので、中継端末側で経路番号を知ることができる。また、中継端末において、この経路番号３１は、後述する経路変更の判定の際に利用される。
【００４９】
ここで、図５の構成情報テーブル２０の例について説明する。
構成情報テーブル２０において、中継先端末ＮＯ．２１、２４は、当該無線端末▲１▼が直接通信可能な無線端末であり、信頼性値２３、２６は、当該無線端末▲１▼と、これら中継先端末ＮＯ．２１、２４との間の通信路の信頼性を示す値である。目的局への中継段数２２は、各中継先端末ＮＯ．２１を次の中継先とした場合にパケットが最終目的端末である着信端末▲６▼に到達するまでの最短の中継段数を示す。
【００５０】
ステップＳ１１の処理は、目的局への中継段数２２を参照して判定する。この例では、着信端末▲６▼への中継段数が最も少ない中継先端末は、中継段数が‘２’である中継端末▲４▼のみであるので、信頼性値に関係なく、ステップＳ１１において中継端末▲４▼が選択されるが、もし、他にも中継段数が‘２’である中継端末が存在した場合には、信頼性値が最も高いものが選択される。
【００５１】
目的局への中継段数２５は、上記中継先端末ＮＯ．２１の中で、ステップＳ１１の処理において選択された中継先端末を仮想の最終目的端末と見做して、各中継先端末ＮＯ．２４を次の中継先とした場合にパケットがこの仮想の最終目的端末に到達するまでの最短の中継段数を示す。
【００５２】
上記ステップＳ１２，Ｓ１３の処理では、目的局への中継段数２５を参照して、中継段数が２段である中継端末があるか否かを判別する。図５の例では、目的局への中継段数２５の値が‘２’である中継端末は、中継端末▲２▼と▲３▼であるので、ステップＳ１３の判定はＹＥＳとなる。そして、中継端末▲２▼の信頼性値２６は‘７５’、中継端末▲３▼の信頼性値２６は‘７０’であるので、ステップＳ１４において中継端末▲２▼が選択されることになる。
【００５３】
尚、図５の構成情報テーブル２０は、例えば図１７に示した例のような先出願の構成情報のことである。つまり、本例の無線端末は、先出願と同様の構成情報を保持している。図５の構成情報テーブル２０は、この構成情報を、本説明が分かり易いような形式に変えて示しているだけであり、内容的には先出願の構成情報と同じである。例えば、図５の構成情報テーブル２０における中継先端末ＮＯ．２１、２４は、上記の通り当該無線端末が直接通信可能な無線端末であり、例えば図１７（ａ）の例では、通信回数が１回の無線端末、すなわち無線端末Ｂ，Ｃ，Ｄがこれに相当する。また、仮に着信端末がＨであるとすると、これら無線端末Ｂ，Ｃ，Ｄ各々の目的局への中継段数２２は、‘３’、‘２’、‘２’であることが分かる。更に、仮に無線端末Ｄが主経路の中継先端末として選択された場合、無線端末Ｂ，Ｃから無線端末Ｄへの通信回数は‘２’、‘１’であるので、無線端末Ｄを仮想の目的端末として場合の無線端末Ｂ，Ｃ各々の目的局への中継段数２５の値は‘３’、‘２’であることが分かる。
また、先出願においては、通信路診断パケットを用いて、自装置が直接通信可能な各無線端末との間の通信路の信頼性値を算出しており、本例においても同様にして信頼性値を算出し、これを信頼性値２３、２６に格納している。
【００５４】
以上説明した処理によって決定した各種情報を用いて、発信端末▲１▼は、例えば図７に示すヘッダ情報を含むパケットを送信する。勿論、各中継先端末が送信するパケットのヘッダ構成も、同じである。
【００５５】
図７は、パケットのヘッダの構成図である。
図示のパケットのヘッダ４０において、発信元ＩＤ４１は、発信端末の識別ＩＤである。尚、各無線端末１０には、予めユニークな識別ＩＤが割り当てられている。上記の例では、発信元ＩＤ４１は、発信端末▲１▼の識別ＩＤとなる。
【００５６】
着信元ＩＤ４２は、当該パケットの最終目的端末である着信端末の識別ＩＤである。上記の例では、着信端末▲６▼の識別ＩＤとなる。
中継ＩＤ４３は、主経路中継先端末の識別ＩＤである。上記の例では、中継端末▲４▼の識別ＩＤとなる。
【００５７】
予備ＩＤ４４は、予備経路中継先端末の識別ＩＤである。上記の例では、中継端末▲２▼の識別ＩＤとなる。
経路番号４５は、上記管理テーブル３０内の経路番号３１の値である。
【００５８】
主／予備コード４６は、当該パケットが、主経路用のパケットであるか、予備経路用のパケットであるかを示すコードやフラグ等である。ここでは、仮に、主経路用のパケットである場合には‘１’、予備経路用のパケットである場合には‘０’のフラグが格納されるものとする。尚、後述するように、発信端末及び中継端末は、主経路用のパケットと、予備経路用のパケットを、順次送信する。また、予備ＩＤ４４は、予備経路用のパケットにのみ格納される。
【００５９】
このパケットを受信した各無線端末１０は、主／予備コード４６が‘１’である場合であって、中継ＩＤ４３が自装置の識別ＩＤである場合には、このパケットを取り込んで、このパケットを次の中継先端末へ転送する。勿論、転送ルートは、主経路、予備経路の２通りのルートである。もし、未だ中継先端末が決まっていない場合には、発信端末と同様に、上記図３の処理を実行して、次の中継先端末と、その予備経路を決定してから、このパケットを中継する。
【００６０】
一方、主／予備コード４６が‘０’で且つ予備ＩＤ４４が自装置の識別ＩＤであるパケットを受け取った無線端末１０は、このパケットを中継ＩＤ４３の無線端末、すなわち主経路中継先端末に転送する。その際、主／予備コード４６を‘１’に変えると共に予備ＩＤ４４は消去する。すなわち、主経路用のパケットの構成へと変更して転送する。
【００６１】
尚、主経路中継先端末は、主経路用のパケットを正常に受信した場合には、直ちにこれを次の中継先端末に転送する為の処理を実行しており、その後、予備経路中継先端末を介して転送されてきた同一のパケットを受信しても、これを廃棄する。
【００６２】
以上述べた初期経路決定処理によって、例えば図８に示すような主経路、予備経路が決定される。上記の例によれば、図８に示すように、発信端末▲１▼から中継端末▲４▼に対して、直接パケット伝送する主経路と、中継端末▲２▼を介して２段で伝送される予備経路が決定される。また、このパケットを受け取った中継端末▲４▼においても、発信端末▲１▼と同様に図３の処理を行った結果、例えば図８に示すように、中継端末▲４▼から着信端末▲６▼に対して、直接パケット伝送する主経路と、中継端末▲５▼を介して伝送する予備経路が決定されたものとする。
【００６３】
図示の通り、発信端末▲１▼から中継端末▲４▼へのパケット伝送路は、主経路では１段、予備経路では２段である。これは、中継端末▲４▼から着信端末▲６▼へのパケット伝送路についても同様である。更に、図には簡単なネットワーク構成を示している為、中継端末▲４▼から直ちに着信端末▲６▼へパケットが到達してしまうが、実際のもっと複雑な無線通信ネットワークでは、通常、中継端末▲４▼から更に他の中継端末へと中継され、この中継端末から更に他の中継端末へと中継され、同様の中継処理が何回も繰り返されるはずであるが、どれほど複雑になろうとも、ある無線端末１０から次の中継先端末となる無線端末１０へのパケット伝送路は、必ず、主経路が１段、予備経路が２段となり、同様のことが着信端末に届くまで繰り返されていくだけである。
【００６４】
例えば、発信端末▲１▼から中継端末▲４▼へのパケット伝送を例にすると、図９に示すように、発信端末▲１▼から中継端末▲４▼へのパケット伝送に要する時間は、必ず、主経路伝送に係わる１スロットと、予備経路伝送に係わる２スロットの計３スロットに固定される。これと同様のことが、各中継先端末で繰り返されていく。
よって、仮に全て主経路でパケット伝送が行われた場合のパケット伝送時間をＴとすると、仮に全て予備経路でパケット伝送が行われた場合のパケット伝送時間は３Ｔとなり、パケット伝送時間は、必ず、Ｔ〜３Ｔの範囲内になることが保証される。更に、上記の通り、主経路は、必ず、着信端末への最短ルートとなるので、Ｔの値は、略一定となる。
【００６５】
以上述べたように、上記構成の無線端末を用いれば、まず、複数の経路を設けることによって、通信環境の変化により、一方の経路に問題が生じても、他方の経路で通信が行なえるので、ネットワークの通信品質の信頼性を確保できる。更に、この複数の経路は、必ず、一方を着信端末への最短経路とし、他方をこの最短経路上の各無線端末に対して中継回数２回で中継する経路とすることで、パケットの伝送時間が所定の範囲内に収まるように規定できる。従って、ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まるようにでき且つネットワークの通信品質の信頼性を確保でき、以って遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まることが求められるアプリケーションを使用する場合に好適となる。
【００６６】
更に、通信環境が悪化する等した為に、複数の経路を用いても、通信品質の信頼性を確保できない状況になった場合には、以下に説明するように経路を変更することにより、ネットワークの通信品質の信頼性を確保できる。
【００６７】
以下、経路の変更処理について説明する。
上述した処理によって決定した経路（主経路、予備経路）は、所定の転送期間中、固定的に使用する。着信端末は、図１０に示すように、この転送期間中に受信するパケットの着信率を求め、この着信率情報を発信端末に送る。
【００６８】
この着信率情報を受け取った発信端末は、図１１に示すように、着信率情報と、所定の閾値とを比較する（ステップＳ２１）。閾値は、システムとして許容できる着信率を閾値として予め定めておき、これを全ての無線端末に登録しておく。また、発信端末は、着信端末に到達しないパケットが存在しても、再送は行わない。すなわち、本例の無線通信ネットワークでは、例えばＵＤＰ等のようなコネクションレス型の通信を行なう。
【００６９】
そして、もし、着信率が閾値以下ではなかった場合には（ステップＳ２２，ＮＯ）、現在の経路のままで通信を行う。
もし、着信率が閾値以下だった場合には（ステップＳ２２，ＹＥＳ）、経路の変更が必要と判断し、経路の再検索処理を行う（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の処理の詳細は、図１３に示し、後に詳細に説明する。
【００７０】
また、発信端末が、経路の変更を行った場合には、各中継端末も経路の再検索処理を行うが、各中継端末は、経路を変更すべきか否かの判断を、図１２に示すように、自己が保持する管理テーブル３０の経路番号３１と、受信したパケットの経路番号４５とに基づいて判断する。
【００７１】
すなわち、上記の通り、発信端末は、自己が決定した経路に対して任意の経路番号を付して、これをパケットの経路番号４５として送信するが、ステップＳ２３の処理によって経路を変更した場合には、この経路に対して新たな経路番号を与えて、管理テーブル３０に記録すると共に、この新たな経路番号をパケットに含めて送信する。これによって、各中継端末は、経路番号を参照すれば、経路の変更が行われた否かが判定できる。
【００７２】
すなわち、各中継端末は、パケットを受信する毎に、その発信元ＩＤ４１及び着信元ＩＤ４２を用いて、管理テーブル３０において発信端末３２及び着信端末３３が一致するレコードを検索して求め、もし一致するレコードが存在しない場合には上記図３の初期経路決定処理を実行し、もし一致するレコードが存在する場合にはその経路番号３１を参照して、これがパケットの経路番号４５と一致するか否かを判定する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。
【００７３】
もし、経路番号が一致する場合には（ステップＳ３２，ＹＥＳ）、現在の経路のままとする。すなわち当該レコードの主経路中継先端末３４及び予備経路中継先端末３５に格納されている経路で、当該パケットを転送する。
【００７４】
一方、もし、経路番号が一致しない場合には（ステップＳ３２，ＮＯ）、経路の変更が必要と判断し、経路の再検索処理を行う（ステップＳ３３）。経路の再検索処理自体は、上記発信端末のステップＳ２３の処理と同様であり、図１３にその詳細を示す。
【００７５】
図１３は、上記ステップＳ２３又はＳ３３の経路の再検索処理の詳細フローチャート図である。
図１３において、発信端末又は中継端末は、自装置が保持する図４の構成情報テーブル２０を参照して、自装置が直接通信可能な無線端末の中から、着信端末への中継段数が最も少ない無線端末であって且つ信頼性値が前回選択した主経路の中継先端末の次に高いものが存在するか否かを判定し（ステップＳ４１、Ｓ４２）、もし存在する場合には（ステップＳ４２，ＹＥＳ）、この中継端末を、主経路中継先端末として選択する（ステップＳ４３）。尚、前回選択した主経路中継先端末は、管理テーブル３０の主経路中継先端末３４に格納されている。
続いて、ステップＳ４３で選択した主経路中継先端末に対して、中継段数が２段で中継可能な中継端末であって且つ信頼性値が最も高い中継端末を、構成情報テーブル２０を検索して求める（ステップＳ４４）。その結果、もし、主経路中継先端末に対して中継段数が２段で中継可能な中継端末が、１つも存在しなかった場合には（ステップＳ４５，ＮＯ）、主経路中継先端末は、予備経路中継先端末でもあるものとする（ステップＳ４７）。一方、もし、主経路中継先端末宛に中継段数が２段で中継可能な中継端末が１つ以上存在した場合には（ステップＳ４５，ＹＥＳ）、これらの中継端末の中で最も信頼性値が高いものを、予備経路中継先端末として選択する（ステップＳ４６）。勿論、１つしか存在しない場合には、信頼性値に関係なく、その中継端末を予備経路中継先端末として選択する。
【００７６】
一方、上記ステップＳ４２の判定がＮＯであった場合には、前回選択した主経路中継先端末、すなわち管理テーブル３０の主経路中継先端末３４に格納されている中継端末を、再度、主経路中継先端末として選択する（ステップＳ４８）。
【００７７】
続いて、ステップＳ４８で選択した主経路中継先端末に対して、中継段数が２段で中継可能な中継端末であって且つ信頼性値が前回選択した予備経路中継先端末の次に高い中継端末を、構成情報テーブル２０を検索して求める（ステップＳ４９）。前回選択した予備経路中継先端末は、管理テーブル３０の予備経路中継先端末３５に格納されている。
【００７８】
ステップＳ４９の処理の結果、もし、主経路中継先端末に対して中継段数が２段で中継可能な中継端末が、前回選択した予備経路中継先端末以外１つも存在しなかった場合には（ステップＳ５０，ＮＯ）、前回選択した予備経路中継先端末を、再度、予備経路中継先端末として選択する（ステップＳ５２）。
【００７９】
一方、もし、主経路中継先端末宛に中継段数が２段で中継可能な中継端末が、前回選択した予備経路中継先端末以外に１つ以上存在した場合には（ステップＳ５０，ＹＥＳ）、信頼性値が前回選択した予備経路中継先端末の次に高い中継端末を、予備経路中継先端末として選択する（ステップＳ５１）。
【００８０】
最後に、以上の処理により選択した主経路中継先端末及び予備経路中継先端末によって、管理テーブル３０の主経路中継先端末３４及び予備経路中継先端末３５を更新すると共に、経路番号３１を更新する（ステップＳ５３）。経路番号３１の更新は、発信端末においては新たに任意に決定した経路番号を用い、各中継端末においては受信したパケットの経路番号４５を用いて行う。
【００８１】
以上説明した経路変更処理を、図５、６、８の例について説明するならば、発信端末▲１▼において、図１３の処理を実行すると、図５に示す構成情報テーブル２０の例において、着信端末▲６▼への中継段数が最小、すなわち２段である中継端末は、中継端末▲４▼のみであるので、ステップＳ４２の判定はＮＯとなり、再度、主経路中継先端末として、中継端末▲４▼を選択することになる。更に、ステップＳ４９，Ｓ５０の判定においては、構成情報テーブル２０内の目的局への中継段数２５が‘２’である端末が、前回の予備経路中継先端末である中継端末▲２▼以外にも、中継端末▲３▼があるので、ステップＳ５０の判定はＹＥＳとなり、この中継端末▲３▼を新たな予備経路中継先端末とする。
【００８２】
この結果、図１４に示すように、主経路は変更しないが、予備経路は中継端末▲３▼を介するルートへと変更される。尚、主経路中継先端末である中継端末▲４▼においても、同様に、図１３の処理を行うが、主経路、予備経路とも、図示の通り、１つのルートしか存在しないので、経路は変更されない。
【００８３】
尚、図８、１４等に示す例は、説明し易くする為に非常に簡単な構成例を示しているのであり、実際には、通常は、主経路、予備経路とも、複数のルートが存在し得る。例えば、図１６に示す例も、簡単な例ではあるが、無線端末Ｄから無線端末Ｇへパケットを送信する場合、主経路となり得るルート、すなわち着信端末への最短ルートは、Ｄ→Ｃ→Ｅ→Ｇ、Ｄ→Ｆ→Ｅ→Ｇ、Ｄ→Ｆ→Ｉ→Ｇの３通り存在する。
【００８４】
最後に、図１５に、無線端末１０のハードウェア構成の概略図を示す。これは本説明に関係のある部分のみを示す。
図示の無線端末１０は、ＣＰＵ（ＭＰＵ）５１、メモリ５２、無線機能部５３、アンテナ５４等を有する。
【００８５】
メモリ５２には、構成情報テーブル２０、管理テーブル３０等が格納される。また、メモリ５２には、上記図２、図３、図１１〜図１３に示す処理を無線端末１０において実現させる為のプログラムも格納され、ＣＰＵ（ＭＰＵ）５１はこのプログラムを読み出し実行することにより、これらの処理を行う。
【００８６】
尚、このように所定のプログラムを実行して所定の処理を行える無線端末１０は、コンピュータの一種と見なすことができる。
そして、このプログラムは、予め無線端末１０のメモリ等に格納しておくものであってもよいし、外部からダウンロードしてもよいし、あるいは無線端末１０が例えばメモリカード等の可搬型記録媒体との間でデータをリード／ライトできる構成を有する場合には、上記プログラムを記録した可搬型記録媒体から当該プログラムを読み出して実行する構成であってもよい。つまり、本発明は、上記本発明による各種処理をコンピュータ上で実現するプログラムを記録した可搬型記憶媒体自体として、あるいは当該プログラム自体として構成することもできる。
【００８７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の無線通信ネットワーシステム、その無線端末、無線通信方法、及びプログラムによれば、特に先出願のような無線通信ネットワークシステムにおいて、ＥＮＤ−ＥＮＤ間の遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まるようにでき且つネットワークの通信品質の信頼性を確保でき、以って遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まることが求められるアプリケーションを使用する場合に好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本例による無線通信ネットワークシステムを構成する各無線端末の機能ブロック図である。
【図２】各無線端末による中継先判定処理の概略フローチャート図である。
【図３】初期経路を決定する処理のフローチャート図である。
【図４】無線通信ネットワークシステムの構成の簡単な具体例を示す図である。
【図５】発信端末▲１▼が保持する構成情報テーブルの一例を示す図である。
【図６】発信端末▲１▼が作成・保持する管理テーブルの一例を示す図である。
【図７】パケットのヘッダの構成図である。
【図８】図４、図５の例に応じて決定される主経路、予備経路を示す図である。
【図９】遅延量が一定量以下または一定の範囲内に収まることを説明する為の図である。
【図１０】パケット送信、及び着信率情報返信のタイミングを示す図である。
【図１１】発信端末における経路変更処理の全体フローチャート図である。
【図１２】各中継端末における経路変更処理の全体フローチャート図である。
【図１３】図１１のステップＳ２３、図１２のステップＳ３３の処理の詳細フローチャート図である。
【図１４】変更後の主経路、予備経路を示す図である。
【図１５】無線端末のハードウェア構成図である。
【図１６】先出願を説明する為の図（その１）であってネットワーク構成の一例を示す図である。
【図１７】先出願を説明する為の図（その２）であって各無線端末が保持する構成情報の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 無線端末
１１ 主経路決定部
１２ 予備経路決定部
１３ 経路変更判定部
１４ 構成情報記憶部
２０ 構成情報テーブル
２１ 中継先端末ＮＯ．
２２ 目的局への中継段数
２３ 信頼性値
２４ 中継先端末ＮＯ．
２５ 目的局への中継段数
２６ 信頼性値
３０ 管理テーブル
３１ 経路番号
３２ 発信端末
３３ 着信端末
３４ 主経路中継先端末
３５ 予備経路中継先端末
４０ パケットのヘッダ
４１ 発信元ＩＤ
４２ 着信元ＩＤ
４３ 中継ＩＤ
４４ 予備ＩＤ
４５ 経路番号
４６ 主／予備コード
５１ ＣＰＵ（ＭＰＵ）
５２ メモリ
５３ 無線機能部
５４ アンテナ

Claims (6)

1. 無線通信を行なう複数の無線端末によって構成され、該無線端末の何れも直接または他の１以上の無線端末を介することで、他の任意の無線端末と通信することができる無線通信ネットワークシステムにおける該各無線端末において、
   自装置が直接通信できる無線端末の情報と該直接通信できる無線端末を介して他の無線端末と通信するときの中継回数の情報である構成情報を記憶した構成情報記憶手段と、
   該構成情報記憶手段に記憶されている構成情報に基づいて、前記自装置が直接通信できる無線端末であって着信端末への最短経路上にある無線端末の中から、主経路の中継先端末を決定する主経路決定手段と、
   前記構成情報記憶手段に記憶されている構成情報に基づいて、前記自装置が直接通信できる無線端末であって前記主経路の中継先端末に対して中継回数が２回で中継できる無線端末の中から、予備経路の為の中継端末を決定する予備経路決定手段とを有し、
   前記主経路、予備経路の両方を用いて、パケットを中継・転送することを特徴とする無線通信ネットワーシステムの無線端末。
2. 前記主経路決定手段、予備経路決定手段によって決定された主経路、予備経路を変更するか否かを判定する経路変更判定手段を更に備え、
   該経路判定手段によって主経路、予備経路を変更すると判定された場合、前記前記主経路決定手段、予備経路決定手段は、新たな主経路、予備経路を決定することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワーシステムの無線端末。
3. 前記構成情報には更に自装置が直接通信できる無線端末との間の通信路の信頼性を示す信頼性値が含まれ、
   前記主経路決定手段、予備経路決定手段は、この信頼性値が高い無線端末を、前記主経路の中継先端末、前記予備経路の為の中継端末として決定することを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信ネットワーシステムの無線端末。
4. 前記主経路決定手段、予備経路決定手段によって決定された経路は、任意の通信期間中、固定的に使用され、
   前記着信端末は、該任意の通信期間中のパケット着信率を集計し、この集計結果を発信端末に返信し、
   該発信端末である無線端末における前記経路変更判定手段は、該着信率集計結果と予め登録される閾値とに基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の無線通信ネットワーシステムの無線端末。
5. 無線通信を行なう複数の無線端末によって構成され、該無線端末の何れも直接または他の１以上の無線端末を介することで、他の任意の無線端末と通信することができる無線通信ネットワークシステムの前記各無線端末における無線通信方法であって、
   自装置が直接通信できる無線端末の情報と該直接通信できる無線端末を介して他の無線端末と通信するときの中継回数の情報である構成情報を記憶しておき、該構成情報に基づいて、前記自装置が直接通信できる無線端末であって着信端末への最短経路上にある無線端末の中から、主経路の中継先端末を決定すると共に、前記自装置が直接通信できる無線端末であって前記主経路の中継先端末に対して中継回数が２回で中継できる無線端末の中から、予備経路の為の中継端末を決定し、
   該主経路、予備経路の両方を用いて、パケットを中継・転送することを特徴とする無線通信方法。
6. コンピュータに、
   自装置が直接通信できる無線端末の情報と該直接通信できる無線端末を介して他の無線端末と通信するときの中継回数の情報である構成情報を記憶する機能と、該構成情報に基づいて、前記自装置が直接通信できる無線端末であって着信端末への最短経路上にある無線端末の中から、主経路の中継先端末を決定すると共に、前記自装置が直接通信できる無線端末であって前記主経路の中継先端末に対して中継回数が２回で中継できる無線端末の中から、予備経路の為の中継端末を決定する機能と、
   該主経路、予備経路の両方を用いて、パケットを中継・転送する機能と、を実現させる為のプログラム。

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