JP2005143046A - 無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、中継伝送効率を最大化するとともに、終点ノードにおいて観測されるスループットを中継段数によらず一定に保つことができることである。
【解決手段】本発明は、終点ノードＮ_Ｅと、終点ノードＮ_Ｅへ向けてパケット送信を行う始点ノードＮ_Ｓと、中継ノードＮ_ｉ（中継ノード番号ｉ＝１，２，・・，ｎ）とから構成される中継経路で、_始点ノードＮ_Ｓが有する複数の送信パケットを各中継ノードＮ_ｉ経由で多段中継により終点ノードＮ_Ｅへ向けて中継伝送する無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法であって、始点ノードＮ_Ｓは周波数リユース間隔と対応した送信周期P_Ｓで間欠的にパケットを送信し、中継ノードＮ_ｉのそれぞれにおいてはパケットを受信して、周波数リユース間隔と対応した送信待機時間Ｐ_ｉ後に該パケットを次の中継ノードＮ_ｉ＋１または_終点ノードＮ_Ｅへ中継伝送することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線ノードが存在し、各無線ノードが無線により互いにパケットの中継を行う無線マルチホップネットワークにおけるパケット中継伝送方法に関し、特に無線インターフェースとして無線ＬＡＮが適用された場合に有効なパケット中継伝送方法に関する。

数１０Ｍｂｐｓクラスのブロードバンドを収容する次世代の移動通信システムではセル半径の狭小化は必須であるとされる。しかし、セルを狭小化する場合、面的に広いエリアをサービスエリアとするためには極めて多数の基地局を設置しなくてはならない。最大の問題は、各基地局を基幹ネットワークに接続するための有線回線敷設に膨大な投資が必要となることである。そこで、有線ネットワークに接続された基地局（コアノード）を所々に設置し、このコアノード群でカバーしきれないエリアを無線マルチホップ中継で接続した中継ノードによりカバーするセルラーネットワーク（以下、無線基地局中継網）が検討されている。この無線基地局中継網を用いると、有線回線の敷設はコアノードのみでよいため投資を抑制することが可能となる。ここでの課題は、無線マルチホップネットワークにおいて如何にして伝送効率の高いパケット中継伝送を実現するかにある。

そこで、従来の無線マルチホップネットワークにける第1のパケット伝送方法について説明する。図１０は従来の無線マルチホップネットワークにおける第1のパケット伝送方法によるパケット中継伝送の様子を示すシーケンス図である。図１０に示すように、始点ノードＮ_Ｓから周波数ｆ１を用いて送信された送信パケットは周波数ｆ２が割り当てられた中継ノードＮ_１で受信され、この中継ノードＮ_１では周波数ｆ２を用いて中継ノードＮ_２へパケットを更に中継する。同様の中継処理を中継ノードＮ_２、Ｎ_３・・、Ｎ_７と行い、最終的には終点ノードＮ_Ｅにおいて始点ノードＮ_Ｓから送信された送信パケットが到達する。

しかし従来の第1のパケット伝送方法では、図１０に示すように中継ノードＮ_１では始点ノードＮ_Ｓから送信された周波数ｆ１のパケットを受信すると同時に、周波数ｆ２を用いて中継ノードＮ_２へ向けたパケットの送信を行わねばならない。すなわち、無線機が２台必要となってしまう問題があった。

次に、従来の無線マルチホップネットワークにける第２のパケット伝送方法について説明する（特許文献１参照）。図１１は従来の無線マルチホップネットワークにおける第２のパケット伝送方法によるパケット中継伝送の様子を示すシーケンス図である。図１１に示すように、図１０と同様、始点ノードＮ_Ｓから周波数ｆ１を用いて送信された送信パケットは周波数ｆ２が割り当てられた中継ノードＮ_１で受信され、当該ノードでは周波数ｆ２を用いて中継ノードＮ_２へパケットを更に中継し、同様の処理を引き続く中継ノードＮ_２、Ｎ_３・・、Ｎ_７と行い、終点ノードＮ_Ｅへと送信パケットの伝送を行う。

この従来の第２のパケット伝送方法は、各中継ノードＮ_ｉ（ｉ＝１〜６）において、このノードの中継先中継ノードＮ_ｉ＋１でのパケット送信が完了するまで、一時送信を見合わせることを特徴とする。これにより、各中継ノードでは送信処理と受信処理とを時間的に棲み分けて実行することが可能となり、従来の第1のパケット伝送方法で問題であった無線機を２台持つ必要がなくなるという効果が期待できるものであった。

特開２００１−３５８７９７号公報

複数の無線ノードが配置された無線マルチホップネットワークでは、同一周波数が割り当てられた無線ノード間の電波干渉が発生する。伝搬干渉によりパケット受信誤りが発生すればスループットが低下する。

この問題を解決するため従来の第1，２のパケット伝送方法は、いずれも、同一周波数干渉の回避のため隣接するノード間で異なる周波数割り当てを行うことで対処している。しかし、全てのノード間で全て異なる周波数を割り当てる必要はなく、ある程度の距離が離れたノード同士は互いに干渉を及ぼす量が小さいため、同一の周波数を利用することが可能である。この距離は周波数リユース間隔と呼ばれている。距離に対する伝搬損失が低い電波電波環境では、周波数リユース間隔はより長い距離が必要となる。そして周波数リユース間隔が長くなればなるほど、必要な周波数は多くなる。

各ノードに適用する無線インターフェースとして無線ＬＡＮを用いた場合、無線インターフェースには高々数チャネルしか利用できるチャネルがない。従って、従来の第1，２のパケット伝送方法のいずれの方法においても周波数リユース間隔が長く必要な場合にはノード間干渉を回避することができずスループットが劣化するという問題があった。

また一方で、従来の第1，２のパケット伝送方法では共に固定的に周波数割り当てが行われるため周辺の電波伝搬環境が変化し、より短い周波数リユース間隔が適用可能となった場合、すなわち、より少ない周波数を繰り返して利用できる状況となった場合には周波数の無駄遣いが発生する問題もあった。

そこで、本発明は、中継伝送効率を最大化するとともに、終点ノードにおいて観測されるスループットを中継段数によらず一定に保つことができる無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、終点ノードと、該終点ノードへ向けてパケット送信を行う始点ノードと、終点ノードと始点ノードの間に配置された中継ノードＮ_ｉ（中継ノード番号ｉ＝１，２，・・，ｎ）とから構成される中継経路で、始点ノードが有する複数の送信パケットを各中継ノードＮ_ｉ経由で終点ノードへ向けて中継伝送する無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法であって、始点ノードは周波数リユース間隔と対応した送信周期P_Ｓで間欠的にパケットを送信し、中継ノードＮ_ｉのそれぞれにおいてはパケットを受信して、周波数リユース間隔と対応した送信待機時間Ｐ_ｉ後に該パケットを次の中継ノードＮ_ｉ＋１または終点ノードへ中継伝送することを主要な特徴とする。

本発明によれば、始点ノードの送信周期と中継ノードの送信待機時間を、周波数リユース間隔と対応させて同一周波数を再利用できるように設定することができ、同一周波数を再利用できる周波数リユース間隔を最適な間隔に制御することが可能となり、所要の周波数リユース間隔となる適当な送信周期と送信待機時間を与えることでスループットの最大化、言い換えれば中継伝送効率の最大化を達成することが可能となる。また、ノード間干渉が発生しないような周波数リユース間隔が達成されることにより、単一周波数のみを用いても終点ノードにおいて観測されるスループットを中継段数によらず一定に保つことができる。

図１は本発明の最良の形態における周波数リユース距離が３の場合の中継伝送を示すシーケンス図である。図１では各ノードは一次元等間隔で配列している場合を想定し、周波数リユース距離３とは、例えば始点ノードＮ_Ｓと中継ノードＮ_４とで（すなわちノード間隔が３間隔）同一の周波数を繰り返して利用可能であることを意味する。

本発明の最良の形態によると、始点ノードＮ_Ｓにおいて一定の送信周期Ｐ_Ｓ_３でパケットを伝送し、一方中継ノードＮ_ｉではパケットを受信後即座に中継先ノードへ中継伝送することを特徴とする。図１のように送信周期Ｐ_Ｓ_３を与えることにより、例えば時刻Ｔ１における同一周波数を再利用するノードはＮ_ＳとＮ_４であり、周波数リユース距離３を満足していることが分かる。

同様に、図２は本発明の最良の形態における周波数リユース距離が５の場合の中継伝送を示すシーケンス図である。図１の場合との違いは、周波数リユース距離（ノード間隔が５間隔）が長くなったことにより、始点ノードＮ_Ｓにおける送信周期をＰ_Ｓ_５とすることである。Ｐ_Ｓ_５はＰ_Ｓ_３よりも長く設定する。時刻Ｔ１における同一周波数を利用するノードはＮ_ＳとＮ_５であり、同一周波数リユース距離５が得られていることが分かる。

以上のように本発明では始点ノードにおいて周期的に、そして間欠的にパケットを送信し、一方中継ノードでは即パケットを中継伝送することにより周波数リユース間隔を制御する事が可能となるのである。所要の周波数リユース間隔となる適当な送信周期を与えることでスループットの最大化を達成することが可能となる。また、図１，図２より明らかなように終点ノードＮ_Ｅにおいて観測されるスループットは中継段数によらず一定に保つことができる。さらに図１、図２より明らかなように単一周波数ｆ１のみを用いても干渉の影響を回避した中継伝送が可能となる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態における第１の発明は、終点ノードと、該終点ノードへ向けてパケット送信を行う始点ノードと、終点ノードと始点ノードの間に配置された中継ノードＮ_ｉ（中継ノード番号ｉ＝１，２，・・，ｎ）とから構成される中継経路で、始点ノードが有する複数の送信パケットを各中継ノードＮ_ｉ経由で終点ノードへ向けて中継伝送する無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法であって、始点ノードは周波数リユース間隔と対応した送信周期P_Ｓで間欠的にパケットを送信し、中継ノードＮ_ｉのそれぞれにおいてはパケットを受信して、周波数リユース間隔と対応した送信待機時間Ｐ_ｉ後に該パケットを次の中継ノードＮ_ｉ＋１または終点ノードへ中継伝送するパケット伝送方法であり、始点ノードの送信周期と中継ノードの送信待機時間を、周波数リユース間隔と対応させて同一周波数を再利用できるように設定することができ、同一周波数を再利用できる周波数リユース間隔を最適な間隔に制御することが可能となり、所要の周波数リユース間隔となる適当な送信周期と送信待機時間を与えることでスループットの最大化、言い換えれば中継伝送効率の最大化を達成することが可能となる。また、ノード間干渉が発生しないような周波数リユース間隔が達成されることにより、単一周波数のみを用いても終点ノードにおいて観測されるスループットを中継段数によらず一定に保つことができる。

第２発明は、第１の発明に従属する発明であって、パケットが複数の連続する部分パケットからなるパケット伝送方法であり、部分パケット数を調整することにより終点ノードにおけるスループットを調整することが可能となり、部分パケット数１の場合よりも高いスループットを達成できる場合がある。

第３の発明は、第１または２の発明に従属する発明であって、始点ノードにおいては、パケットの送信に成功した場合送信周期Ｐ_Ｓを短くするとともに、パケットの送信に失敗した場合には送信周期Ｐ_Ｓを長くし、各中継ノードＮ_ｉにおいては、それぞれでパケットの送信に成功した場合送信待機時間間隔Ｐ_ｉを短くするとともに、パケットの送信に失敗した場合には送信待機時間間隔Ｐ_ｉを長くするパケット伝送方法であり、最適な送信周期ならびに送信待機時間設定を周辺電波環境に適応的に自動調整することが可能となる。

第４の発明は、第１または２の発明に従属する発明であって、全ての中継ノードＮ_ｉに対して送信待機時間Ｐ_ｉを０とし、周波数リユース間隔が長ければ送信周期Ｐ_Ｓを大きく、周波数リユース間隔が短ければ小さく設定するパケット伝送方法であり、始点ノードから放出されたパケットバーストの最初のパケットが終点ノードに到着するまでの遅延時間を最小化することが可能となる。

第５の発明は、第４の発明に従属する発明であって、始点ノードにおいて、パケットの送信に成功した場合送信周期Ｐ_Ｓを短くし、パケットの送信に失敗した場合は送信周期Ｐ_Ｓを長くするパケット伝送方法であり、始点ノードから放出されたパケットバーストの最初のパケットが終点ノードに到着するまでの遅延時間を最小化すると同時に、始点ノードにおける最適な送信時間間隔を適応的に自動調整することが可能となる。

第６の発明は、第４または５の発明に従属する発明であって、始点ノードにおいて送信周期Ｐ_Ｓを所定時間周期毎に小さくし、ある中継ノードにおいてパケット送信に失敗した場合に、該中継ノードは送信元である始点ノードへ向けて衝突検出パケットを送信し、始点ノードにおいて衝突検出パケットを受信したときは送信周期Ｐ_Ｓを大きくするパケット伝送方法であり、干渉等により中継途中で発生したパケットの衝突をいち早く始点ノードへ伝え、適切な送信時間間隔を高速に自動調整することが可能となる。

第７の発明は、第１〜６のいずれかの発明に従属する発明であって、終点ノードを共通とする無線マルチホップネットワークが複数存在し、各無線マルチホップネットワークにおいては、それぞれで終点ノードを除く内部の全てのノードが同一の周波数を割り当てられるとともに、各無線マルチホップネットワーク間では該周波数が異なるように割り当てられ、異なった周波数が割り当てられた無線マルチホップネットワークを渦巻状に重畳配置するパケット伝送方法であり、２次元的に広がったサービスエリアにおいても周期的間欠送信による中継伝送効率最大化を達成することが可能となる。特に終点ノードへ向かう方向の干渉を抑制する事が可能な中継経路が提供され、高いスループットを維持することが可能となる。

第８の発明は、第１〜６のいずれかの発明に従属する発明であって、始点ノードと終点ノードを含む環状の中継経路を形成し、該中継経路を複数に分断して部分中継グループを形成し、該部分中継グループ内においては全てのノードに等しい周波数を割り当て、別の部分中継グループ間では異なる周波数を割り当てるパケット伝送方法であり、上下回線方向に依らず常に同一方向の中継伝送が行われ、同一中継系路上で上下回線トラフィックが混在する場合でも中継伝送の方向を常に一方向に保つことが可能となる。

第９の発明は、第７または８の発明に従属する発明であって、現在伝送中である始点ノードＡとは別の新たな始点ノードＢが出現し、かつ該始点ノードＡ，Ｂが属する無線マルチホップネットワークが同一である場合に、始点ノードＡの伝送が完了してから新たな始点ノードＢによる伝送を開始するパケット伝送方法であり、始点ノードの変更や中継伝送方向の変更に際しても周期的間欠送信による中継伝送効率最大化を達成することが可能となる。

本発明の実施例１を図３，図４、図５及び図６を用いて説明する。図３は本発明の実施例１におけるノードの構成を示す図、図４は本発明の実施例１における始点ノードにおけるパケット送受信制御器の動作を示すフローチャート、図５は本発明の実施例１における中継ノードｉにおけるパケット送受信制御器の動作を示すフローチャート、図６は本発明の実施例１における中継経路の設定を説明する説明図である。

図３おいて、送信パケットはパケット送受信制御器５０２に入力され、このパケット送受信制御器の出力は無線インターフェース（以下、無線ＩＦ）５０１に入力され無線信号に変換された後、アンテナ５０３を経由して送信される。一方、アンテナ５０３に入力された受信信号は無線ＩＦ５０１に入力され、復調後、受信パケットが出力される。この受信パケットはさらにパケット送受信制御器５０２に入力され中継処理等が行われる。

図３におけるパケット送受信制御器５０２の動作を図４及び図５を用いて説明する。図４のフローチャートで、ステップ６０１において送信バッファに送信パケットがもはや存在しない場合にはステップ６０９へ進み処理を終了する。ステップ６０１において送信バッファに送信パケットが存在する場合、ステップ６０２に進みタイマＴＭを０に設定し、ステップ６０３においてタイマＴＭが送信周期Ｐ_Ｓを超えるまで待機する。タイマＴＭが送信周期Ｐ_Ｓを超えれば、ステップ６０４においてこのパケットの送信を行う。ステップ６０５において送信成功の可否を判断し、失敗したならばステップ６０６へ進み送信周期Ｐ_ＳをΔＰ_ｕｐだけ増大させ、さらに送信タイムアウトであるか否かをステップ６０８で判断し、タイムアウトでなければステップ６０４へ進みパケットの再送を行う。ステップ６０８で送信タイムアウトとなった場合にはこのパケットを廃棄してステップ６０１へ戻り、次のパケット送信処理を行う。ステップ６０５においてパケットの送信に成功した場合にはステップ６０７へ進み、送信周期Ｐ_ＳをΔＰ_ｄｏｗｎだけ減じた後、ステップ６０１へ戻り、次のパケット伝送処理を開始する。なお、送信成功の可否は、無線ＬＡＮでは受信相手からのＡＣＫ信号の有無により検出する。ステップ６０４において複数のパケットを連続して伝送する場合もある。

図５のフローチャートで、ステップ７０１において送信バッファに中継パケットがもはや存在しない場合にはステップ７０９へ進み処理を終了する。ステップ７０１において送信バッファに中継パケットが存在する場合、ステップ７０２に進みタイマＴＭを０に設定し、ステップ７０３においてタイマＴＭが送信待機時間Ｐ_ｉを超えるまで待機する。タイマＴＭが送信待機時間Ｐ_Ｓを超えれば、ステップ７０４においてこのパケットの送信を行う。ステップ７０５において送信成功の可否を判断し、失敗したならばステップ７０６へ進み送信周期Ｐ_ｉをΔＰｉ_ｕｐだけ増大させ、さらに送信タイムアウトであるか否かをステップ７０８で判断し、タイムアウトでなければステップ７０４へ進みパケットの再送を行う。ステップ７０８で送信タイムアウトとなった場合にはこの中継パケットを廃棄してステップ７０１へ戻り、次のパケット送信処理を行う。ステップ７０５においてパケットの送信に成功した場合にはステップ７０７へ進み、送信周期Ｐ_ｉをΔＰｉ_ｄｏｗｎだけ減じた後、ステップ７０１へ戻り、次のパケット伝送処理を開始する。なお、送信成功の可否は、無線ＬＡＮでは受信相手からのＡＣＫ信号の有無により検出する。

送信待機時間Ｐ_ｉ、 ΔＰｉ_ｕｐ、ΔＰｉ_ｄｏｗｎ、 ΔＰ_ｕｐおよびΔＰ_ｄｏｗｎをいずれも０に設定し、送信周期Ｐ_Ｓのみを周波数リユースに応じて、すなわち、周波数リユースが長ければ長いほどＰ_Ｓを大きく設定することにより、始点ノードから放出されたパケットバーストの最初のパケットが終点ノードに到着するまでの遅延時間を最小化することが可能となる。なお、ステップ７０４において複数のパケットを連続して伝送する場合もある。

図１、図２では等間隔の一次元ノード配置モデルにより本発明の原理ならびに効果を説明したが、現実の無線マルチホップネットワークは面的なエリアをカバーする必要がある。図６は面的なエリアを構成する場合の中継経路の設定を説明する図である。図６には、上り回線の場合始点ノードＡ０６ならびにＡ０７の２つが存在し、それぞれが同一の終点ノードＡ０３へ向けてパケットを中継伝送する。このとき、始点ノードＡ０６から終点ノードＡ０３へ至る点線Ａ０４で示した中継経路と始点ノードＡ０７から終点ノードＡ０３へ至る実線Ａ０５で示した中継経路ではそれぞれ異なる周波数Ｆ１及びＦ２を割り当てる。本発明のパケット伝送方法で周期的間欠パケットを送信すると、中継段数に依らずに一定のスループットを達成できるため、中継段数が増大することは問題ではない。２つの中継経路を図６のように渦巻状（螺旋状）に重畳させることにより同一中継経路内での中心方向へ向かう干渉を軽減可能となる。

終点ノードでは複数の無線機が必要となるが、本発明を実施する無線基地局中継システムでは有線ネットワークに接続されたコアノードを終点ノードとみなせるため、複数無線機が必要なノードの数は高々全ノード数に占めるコアノードの数程度である。

下り回線パケット伝送、すなわち図６の下り回線の場合、終点ノードＡ０３から始点ノードＡ０６もしくはＡ０７へ向かう方向のパケット伝送や、始点ノードＡ０７もしくはＡ０６以外のノードが新たなノード、例えばＡ０２が始点ノードとなる場合がある。これらの場合、本実施例１では、現在送信中の始点ノードのパケット伝送が終了するのを待って、新たな始点ノードにおける中継伝送を同様に行う。

ただし、始点ノードと終点ノードを結ぶ所定の中継経路ですでに中継伝送が行われている場合に、当該中継経路上にさらに新たな始点ノードならびに終点ノードが発生した場合には、この中継経路上に新たな始点ノードの送信パケットおよび中継パケットを混入させることが可能である。具体的には各中継ノードの送信バッファに新たな始点ノードからの中継パケットを登録する。仮に送信バッファに複数の異なる始点ノードからのパケットが混在する場合には、同一始点ノードからのパケットの送信順を維持しつつ、異なる始点ノード間ではパケットの送信順をランダムに入れ替える。これにより、始点ノードに依存しない伝送の公平性が達成される。

続いて本発明の実施例２におけるパケット送受信制御器の動作を図７，図８を用いて説明する。実施例２においても、ノードの構成は図３に示したもの、中継経路は図６に示したものと同様である。図７は本発明の実施例２における中継ノードｉにおけるパケット送受信制御器の動作を示すフローチャート、図８は本発明の実施例２における始点ノードにおける衝突検出パケット受信時の動作を説明する機能構成図である。

図７に示すステップ８０１において、中継パケットが存在する場合、ステップ８０４へ進みこの中継パケットの中継伝送を行う。ステップ８０１において中継パケットが存在しない場合にはステップ８０９へ進み処理を終了する。ステップ８０４において中継パケットを送信後、ステップ８０５において受信成功の可否を判断する。送信成功の可否は、無線ＬＡＮでは受信相手からのＡＣＫ信号の有無により検出する。ステップ８０５においてパケットの送信に失敗したならばステップ８０６へ進み衝突検出パケットを始点ノードへ向けて伝送する。この衝突検出パケットは中継パケットとは逆方向に中継伝送され、始点ノードへと伝達される。ステップ８０６において衝突検出パケットを送信後、ステップ８０８へ進み、中継パケットの送信がタイムアウトであればこの中継パケットを廃棄した後、ステップ８０１へ戻り次の中継パケットの伝送処理を開始する。ステップ８０８において送信タイムアウトでなければ、同一パケットの再送をステップ８０４にて行う。ステップ８０５において中継パケットの送信が成功すれば、ステップ８０１へ戻り、次の中継パケットの伝送を開始する。なお、ステップ８０４において複数のパケットを連続して伝送する場合もある。

図８に示すように、衝突検出パケットを受信した場合、ステップ９０１において制御周期Ｐ_ＳをΔＰ_ｕｐ_ｅｘだけ増大させる。これによって、干渉等により中継途中で発生したパケットの衝突をいち早く始点ノードへ伝え、適切な送信時間間隔を高速に自動調整することが可能となる。

本発明の実施例３における中継経路の設定を図９に基づいて説明する。実施例３において、中継経路の設定以外の事項は実施例１，２と共通である。図９は本発明の実施例３における中継経路の設定を説明する説明図である。

実施例３の中継経路は図９に示すように環状に連なった中継経路である。ここでノードＢ０４からノードＢ０３に至る点線で示した方向の中継経路Ｂ０５（本発明の部分中継グループ）は周波数Ｆ２を割り当て、ノードＢ０３からＢ０４に至る実線で示した方向の中継経路Ｂ０２（本発明の別の部分中継グループ）では周波数Ｆ１を用いる。これにより同一周波数が割り当てられた部分中継経路における中心方向へ向かう干渉が抑制される。

始点ノードをノードＢ０１、終点ノードをノードＢ０６とした場合、パケットは図中に示した矢印方向、すなわちノードＢ０３を経由する方向に中継伝送される。一方、始点ノードをノードＢ０６、終点ノードをノードＢ０１とした場合、ノードＢ０４を経由する方向にパケットは中継伝送される。

このように本発明の実施例３によれば、上下回線方向に依らず常に同一方向の中継伝送が行われ、同一中継系路上で上下回線トラフィックが混在する場合でも中継伝送の方向を常に一方向に保つことが可能となる。

本発明のパケット中継伝送方法は、各無線ノードが無線により互いにパケットの中継を行う無線マルチホップネットワークに、特に無線インターフェースとして無線ＬＡＮが適用された無線マルチホップネットワークに適用できる。

本発明の最良の形態における周波数リユース距離が３の場合の中継伝送を示すシーケンス図 本発明の最良の形態における周波数リユース距離が５の場合の中継伝送を示すシーケンス図 本発明の実施例１におけるノードの構成を示す図 本発明の実施例１における始点ノードにおけるパケット送受信制御器の動作を示すフローチャート 本発明の実施例１における中継ノードｉにおけるパケット送受信制御器の動作を示すフローチャート 本発明の実施例１における中継経路の設定を説明する説明図 本発明の実施例２における中継ノードｉにおけるパケット送受信制御器の動作を示すフローチャート 本発明の実施例２における始点ノードにおける衝突検出パケット受信時の動作を説明する機能構成図 本発明の実施例３における中継経路の設定を説明する説明図 従来の無線マルチホップネットワークにおける第1のパケット伝送方法によるパケット中継伝送の様子を示すシーケンス図 従来の無線マルチホップネットワークにおける第２のパケット伝送方法によるパケット中継伝送の様子を示すシーケンス図

符号の説明

ｉ（ｉ＝１，２，・・，ｎ） 中継ノード番号
Ｎ_ｉ 中継ノードｉの中継ノード
Ｎ_Ｓ 始点ノード
Ｎ_Ｅ 終点ノード
ｆ１，ｆ２・・，Ｆ１，Ｆ２・・ 周波数
Ｐ_Ｓ 始点ノードにおける送信周期
Ｐ_ｉ 中継ノードｉにおける送信待機時間
Ｐ_Ｓ_３，Ｐ_Ｓ_５ 周波数リユース距離３，５の場合の送信周期
ＴＭ タイマの経過時間
ΔＰ_ｕｐ 始点ノードにおける送信周期の増大量
ΔＰ_ｄｏｗｎ 始点ノードにおける送信周期の減少量
ΔＰｉ_ｕｐ 中継ノードｉにおける送信周期の増大量
ΔＰｉ_ｄｏｗｎ 中継ノードｉにおける送信周期の減少量
ΔＰ_ｕｐ_ｅｘ 衝突検出パケットを受信した場合に適用する始点ノードにおける送信周期の増大量
ΔＰ_ｄｏｗｎ_ｅｘ 衝突検出パケットを受信した場合に適用する始点ノードにおける送信周期の減少量
Ｔ１ 時間

Claims (9)

1. 終点ノードと、該終点ノードへ向けてパケット送信を行う始点ノードと、前記終点ノードと前記始点ノードの間に配置された中継ノードＮ_ｉ（中継ノード番号ｉ＝１，２，・・，ｎ）とから構成される中継経路で、前記始点ノードが有する複数の送信パケットを各中継ノードＮ_ｉ経由で前記終点ノードへ向けて中継伝送する無線マルチホップネットワークにおけるパケット伝送方法であって、
   前記始点ノードは周波数リユース間隔と対応した送信周期P_Ｓで間欠的にパケットを送信し、前記中継ノードＮ_ｉのそれぞれにおいては前記パケットを受信して、前記周波数リユース間隔と対応した送信待機時間Ｐ_ｉ後に該パケットを次の中継ノードＮ_ｉ＋１または前記終点ノードへ中継伝送することを特徴とするパケット伝送方法。
2. 前記パケットが複数の連続する部分パケットからなることを特徴とする請求項１に記載のパケット伝送方法。
3. 前記始点ノードにおいては、パケットの送信に成功した場合前記送信周期Ｐ_Ｓを短くするとともに、パケットの送信に失敗した場合には前記送信周期Ｐ_Ｓを長くし、各中継ノードＮ_ｉにおいては、それぞれでパケットの送信に成功した場合前記送信待機時間間隔Ｐ_ｉを短くするとともに、パケットの送信に失敗した場合には前記送信待機時間間隔Ｐ_ｉを長くすることを特徴とする請求項１または２に記載のパケット伝送方法。
4. 全ての中継ノードＮ_ｉに対して前記送信待機時間Ｐ_ｉを０とし、周波数リユース間隔が長ければ前記送信周期Ｐ_Ｓを大きく、周波数リユース間隔が短ければ小さく設定することを特徴とする請求項１または２に記載のパケット伝送方法。
5. 前記始点ノードにおいて、パケットの送信に成功した場合前記送信周期Ｐ_Ｓを短くし、パケットの送信に失敗した場合は前記送信周期Ｐ_Ｓを長くすることを特徴とする請求項４に記載のパケット伝送方法。
6. 前記始点ノードにおいて前記送信周期Ｐ_Ｓを所定時間周期毎に小さくし、ある中継ノードにおいてパケット送信に失敗した場合に、該中継ノードは送信元である前記始点ノードへ向けて衝突検出パケットを送信し、前記始点ノードにおいて前記衝突検出パケットを受信したときは前記送信周期Ｐ_Ｓを大きくすることを特徴とする請求項４または５に記載のパケット伝送方法。
7. 終点ノードを共通とする無線マルチホップネットワークが複数存在し、各無線マルチホップネットワークにおいては、それぞれで前記終点ノードを除く内部の全てのノードが同一の周波数を割り当てられるとともに、各無線マルチホップネットワーク間では該周波数が異なるように割り当てられ、異なった周波数が割り当てられた無線マルチホップネットワークを渦巻状に重畳配置することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のパケット伝送方法。
8. 前記始点ノードと前記終点ノードを含む環状の中継経路を形成し、該中継経路を複数に分断して部分中継グループを形成し、該部分中継グループ内においては全てのノードに等しい周波数を割り当て、別の部分中継グループ間では異なる周波数を割り当てることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のパケット伝送方法。
9. 現在伝送中である始点ノードＡとは別の新たな始点ノードＢが出現し、かつ該始点ノードＡ，Ｂが属する無線マルチホップネットワークが同一である場合に、前記始点ノードＡの伝送が完了してから新たな始点ノードＢによる伝送を開始することを特徴とする請求項７または８に記載のパケット伝送方法。

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