JP2005341341A - 転送制御方式、及び、無線端末、転送制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の転送制御方式は、パケットを受信した各無線端末は少なくとも一回のパケット中継転送を行っていたため、パケットが衝突する頻度が高かった。
【解決手段】 この発明の転送制御方式は、各無線端末に電波強度を測定する電波強度測定部２０５と、信号を受信してからの経過した時間が遅延時間になったことを通知する経過時間計測部２０６とを設け、発信元の無線端末がパケットをブロードキャストやフラッディングにより送信した場合、それを受信した無線端末は、制御部２０３によって受信したパケットが既に受信済のパケットと同じパケットであれば中継転送は行わず、初めて受信したパケットであれば、電波強度測定部により測定した受信電波強度が弱ければ弱いほど、経過時間計測部２０６によって測定した受信完了からの経過時間が短い時点で、受信したパケットを中継転送することにより、端末間でのパケットの転送数を減らすことを可能にする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複数の無線端末から構成される無線ネットワーク、例えば無線マルチホップネットワークにおいて、効率よくブロードキャストあるいはフラッディングを行うための転送制御方式及び無線端末、転送制御方法、に関する。

従来のマルチホップ通信における転送制御方式では、１回のホップで届く電波到達範囲内でブロードキャストあるいはフラッディングを行う場合、無線端末間での転送順序は考慮されておらず、また、パケットを受信した各無線端末は、最低でも１回パケットの中継転送を行っていた（例えば、特許文献１）。
特許第３４５１２３３号、第１頁〜３頁、第９頁〜１０頁、第１図

従来のマルチホップ通信における転送制御方式（例えば、特許文献１）では、１回のホップで届く電波到達範囲内でのブロードキャストあるいはフラッディングでは、無線端末間の転送順序は考慮されていない。また、パケットを受信した各無線端末は、最低でも１回のパケット中継転送を行っていたため、パケット送信の衝突が発生する頻度が高くなる。また、パケットのブロードキャストあるいはフラッディングにより、電波到達範囲内の電波空間が占有される時間は、その範囲にある無線端末の数に比例して増加するため、ネットワーク負荷を増大させていた。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ブロードキャストあるいはフラッディングを効率的に行い、ネットワーク負荷を削減できるような転送制御方式、及び、無線端末、転送制御方法を実現することを目的としている。

この発明に係る電波信号を受信して、受信した電波信号を他の無線端末へ中継転送する転送制御方式は、上記電波信号は、電波信号を発信した発信元を識別する発信元識別子と個々の電波信号を識別するため発信元が送信するたびに値を増やしてゆくシーケンス番号を有し、上記転送制御方式は、上記受信した電波信号の強度を測定するとともに、上記受信した電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号を既に受信済みの電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と比較して、発信元識別子およびシーケンス番号のいずれかが、もしくは両方ともが異なる場合は、上記電波信号を受信してから他の無線端末に中継転送することを開始するまでの時間を遅延させる遅延時間を、上記測定した電波信号の強度に基づいて、電波強度が大きいほど長く設定し、電波強度が小さいほど短く設定して、設定した遅延時間の経過後、上記電波信号を中継転送することを特徴とする。

この発明の転送制御方式では、電波信号を受信して中継転送するまでの時間を、受信した電波信号の強度に応じて遅延させる。このことは、電波到達範囲内の電波空間が混雑することを防止する。この結果、信号が衝突する頻度が減少し、効率よく電波信号を中継転送できる効果がある。

実施の形態１．
この実施の形態及びこの他の実施の形態では、無線マルチホップ通信ネットワークに対して転送制御方式、及び、転送制御方法を用いた場合の一例について説明する。なお、無線マルチホップ通信ネットワークを構成する端末は、発明の無線端末であるものとする。

図１は、この発明の転送制御方式及び転送制御方法によるマルチホップ通信ネットワークの一構成例を示す図である。図１において、マルチホップ通信ネットワークは、無線端末１０１〜１１０を備える。無線端末１０２〜１１０はそれぞれ、無線端末１０１からの距離に応じた図１の点線の円で示した電波強度レベルの位置に配置されている。この例では、無線端末１０１が送信を行った時に、無線端末１０２と無線端末１０３とは、受信電波強度がレベル４で、無線端末１０４，１０５，１０６とは、受信電波強度がレベル３で、無線端末１０７と無線端末１０８とは、受信電波強度がレベル１で、それぞれ受信する位置に設置されている。無線端末１０２〜１０８は、無線端末１０１から送信された電波信号を１ホップで受信できるものとする。無線端末１０９と無線端末１１０とは、無線端末１０１の送信を直接は（１ホップでは）受信できない位置に設置されているものとする。

図２に無線端末１０１〜１１０の構成例を示す。図２において、無線端末１０１〜１１０はそれぞれ、アンテナ２０１、無線送受信部２０２、制御部（ＣＰＵ）２０３、メモリ２０４、電波強度測定部２０５、経過時間計測部２０６とを備える。無線送受信部２０２は、アンテナ２０１を介して電波信号を送受信する。電波強度測定部２０５は、受信した電波信号の強度を測定する。電波信号強度の測定は、従来からある測定方式に従い行う。メモリ２０４は、電波信号の強度毎に遅延時間を記憶する。遅延時間とは、電波信号を受信してから他の無線端末に中継転送するまでの時間であり、中継転送の開始を遅らせるために使用する。経過時間計測部２０６は、電波強度測定部２０５が測定した電波強度に対応する遅延時間をメモリ２０４を検索して取得するとともに、電波信号を受信してからの経過時間を計測して、経過時間が遅延時間に達した場合に制御部２０３に通知する。制御部２０３は、経過時間計測部２０６からの通知を受けて、電波信号を他の無線端末に中継転送するが、中継転送をしようとしている電波信号を受信してから経過時間計測部２０６からの通知を受けるまでの間に、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信した場合には、その中継転送しようとしている電波信号の中継転送を行なわない。こうして、制御部２０３は、中継転送を行うことを中止してネットワークの負荷を軽減するとともに、パケットが衝突する頻度を減少させている。

図３は、メモリに記憶された電波強度と遅延時間との一例を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。図３において、受信電波強度はレベルで示し、受信電波強度を８レベルに分けた場合の、受信完了から中継転送開始までの遅延時間の対応を示す。受信電波強度が「レベル１以下」の時には、遅延時間「０」、「レベル１より大きくレベル２以下」の時には遅延時間「Ｔ」、「レベル２より大きくレベル３以下」の時には遅延時間「２Ｔ」、「レベル３より大きくレベル４以下」の時には遅延時間「３Ｔ」、「レベル４より大きくレベル５以下」の時には遅延時間「４Ｔ」、「レベル５より大きくレベル６以下」の時には遅延時間「５Ｔ」、「レベル６より大きくレベル７以下」の時には遅延時間「６Ｔ」、「レベル７より大きい」時には遅延時間「７Ｔ」、で受信パケットの中継転送を開始することを示している。図３（ｂ）のグラフは（ａ）の表をグラフ化した。図３（ｂ）により、レベルが「１」増加すると遅延時間が「Ｔ」増加することがわかる。このように、電波強度が大きいほど遅延時間を長く設定し、電波強度が小さいほど遅延時間を短く設定する。また、電波強度は発信元からの距離が近いほど強く、距離が遠いほど弱くなると考えられる。従って、発信元からの距離が近いほど遅延時間を長く設定し、距離が遠いほど遅延時間を短く設定する。このような設定を行うことによって、発信元からの距離が遠い無線端末から中継転送が開始される。このため、電波到達範囲外にある無線端末は、発信元からの距離が遠い無線端末から中継転送された電波信号を受信することになる。発信元からの距離が遠い無線端末と電波到達範囲外にある無線端末の距離は、発信元からの距離が近い無線端末と電波到達範囲外にある無線端末との距離に比べると近いため、電波強度が強いと考えられ、電波到達範囲外にある無線端末による受信が確実に行われる。

メモリ２０４に記憶する電波強度と遅延時間との対応は、予め行う実験によって最適な電波強度と遅延時間との関係を求めておくものとする。ここでは説明を容易にするため、電波強度のレベルが「１」増加すると遅延時間が「１Ｔ」増加する例を用いる。

次に、無線端末による中継転送の動作について説明する。無線端末１０１が全無線端末（無線端末１０２〜１１０）から端末情報を収集するためのコマンドをブロードキャストする場合を例にして説明する。無線端末１０１は、物理送信元識別子と発信元識別子に自分のＩＤを設定し、物理送信先識別子と宛先識別子にブロードキャスト用ＩＤを設定して、パケットを送信する。物理送信元識別子は、中継が行われる毎に中継を行った無線端末のＩＤに変更されるが、これに対し、発信元識別子は、はじめにパケットを送信した無線端末のＩＤが設定され、途中別の無線端末によって中継されても変更されることが無い。

無線端末１０１の動作を、図２を用いて説明する。制御部２０３は、まず、メモリ２０４内に送信するパケットのイメージを作り上げ、そのイメージを無線送受信部２０２に書き込む。無線送受信部２０２は書き込まれた内容を無線電波信号に変換し、アンテナ２０１経由で無線送信する。送信されたパケットは無線端末１０２〜１０８によって受信される。

この時の動作を、図２、図４を用いて説明する。図４は、この実施の形態の転送制御方法の処理手順を示すフローチャート図である。図４において、無線端末１０１から発信された電波信号は、各無線端末１０２〜１０８のアンテナ２０１により受信される（Ｓ１１）。この時、受信に先がけて、無線端末１０２〜１０８は、電波強度と電波強度に対応する遅延時間を入力させて、メモリ２０４に予め設定する（Ｓ１０）。Ｓ１１で受信された電波信号は、無線送受信部２０２に伝えられる。無線送受信部２０２で、電波信号は、無線電波からディジタル信号に変換され、受信パケットとして制御部２０３が読み取り、メモリ２０４に格納する。またこの時、電波強度測定部２０５は、受信電波信号の電波強度を測定する（Ｓ１２）。電波強度測定部２０５が測定した電波強度は、制御部２０３が読み取って、メモリ２０４に格納する。制御部２０３はメモリ２０４に格納された受信パケットをチェックし、フォーマットが正しく、ブロードキャストすべきパケットであることが分かると、受信したパケットの物理送信元識別子を自分のＩＤに変更した中継送信パケットを準備する。

経過時間計測部２０６は、メモリ２０４に格納された電波強度を読み取り、電波強度に対応する遅延時間をメモリ２０４を検索して取得する（Ｓ１３）。メモリ２０４には、図３の電波強度と電波強度に対応する遅延時間とが記憶されているので、電波強度に対応する例えば遅延時間「２Ｔ」や「Ｔ」を取得する。また、経過時間計測部２０６は、電波信号を受信した際に、制御部２０３によって制御され、受信してからの経過時間を計測する（Ｓ１４）。計測した経過時間が遅延時間に達していない場合には（Ｓ１５，ＮＯ）、再度時間の経過を計測する（Ｓ１４）。なお、この経過時間の計測中にも無線送受信部２０２は電波信号の受信を行う。そして、経過時間の計測中に受信した電波信号が、自己が中継転送の準備中のパケットと同じパケットであるか確認する（Ｓ１９）。この確認は、中継転送の準備中のパケットの発信元識別子およびシーケンス番号と、他の無線端末から転送されて受信したパケットの発信元識別子およびシーケンス番号とを比較して行う。比較の結果、一致する場合には（Ｓ１９，ＹＥＳ）、自己が中継転送の準備をしているパケットが、既に他の無線端末によって中継転送されていると考えられるため、中継転送の準備中のパケットは中継転送を中止する（図４の終了）。一致しない場合は（Ｓ１９，ＮＯ）、Ｓ１４の経過時間の計測を行う。計測した時間が遅延時間を超えた場合には（Ｓ１５，ＹＥＳ）、経過時間計測部２０６は、遅延時間が経過したことを通知信号により制御部２０３に通知を行う。

通知を受けた制御部２０３は、メモリ２０４内に準備してあった中継転送パケットの送信元識別子およびシーケンス番号と、既に受信済みのパケットの送信元識別子およびシーケンス番号と比較して、中継転送を行うか否かを判定する（Ｓ１６）。ここでの「既に受信済みのパケット」とは、Ｓ１９で比較を行った経過時間の計測中に受信したパケットではなく、中継転送の準備中のパケットを受信した時点よりも前に受信したパケットを指している。比較した結果、一致する場合には（Ｓ１６，ＹＥＳ）、中継転送の準備中のパケットの中継転送を中止する（図４の終了）。一致しない場合は（Ｓ１６，ＮＯ）、制御部２０３は、メモリ２０４内に準備してあった中継送信パケットを無線送受信部２０２に書き込む。無線送受信部２０２は書き込まれた内容を無線電波に変換し、アンテナ２０１経由で無線送信する（Ｓ１７）。

上記したＳ１０の処理は記憶工程であり、Ｓ１１，Ｓ１２の処理は電波強度測定工程であり、Ｓ１３〜Ｓ１５は経過時間計測工程であり、Ｓ１７，Ｓ１９は制御工程である。

以下に、図４の動作の具体例を、図５の受信と中継転送のタイミングを示すタイミングチャート図を用いて説明する。なお、図５では、無線端末１０７，１０８は受信（Ｃ）から転送（Ｄ）までの間に発信元識別子およびシーケンス番号が同一のパケットは受信しないものとする。

図１に示したネットワーク構成の無線端末はそれぞれ、上記した図４の動作を行う。例えば、無線端末１０１が発信元端末となって発信したパケットＰ１は、無線端末１０４〜１０６のそれそれが、受信（Ａ）のタイミングで受信する。また、無線端末１０７，１０８それぞれは、受信（Ｃ）のタイミングで受信する。受信（Ｃ）が受信（Ａ）よりも遅れるのは、図１に示したように無線端末１０１からの距離が無線端末１０７，１０８のほうが、無線端末１０４〜１０６よりも遠いためである。

ここで、無線端末１０７および１０８の動作を説明する。無線端末１０７および１０８は、電波強度が「レベル１以下」であるため、図２（ａ）より遅延時間は「０Ｔ」であり、電波信号の受信完了から時間が「０Ｔ」だけ経過した時に、経過時間計測部２０６から制御部２０３に通知信号が出され、制御部２０３は転送（Ｄ）のタイミングでメモリ２０４から中継送信パケットを無線送受信部２０２に書き込み、無線送受信部２０２は書き込まれた内容を無線電波に変換し、アンテナ２０１経由で無線送信することで、パケットの中継のブロードキャストもしくはフラッディングが開始される。図５の図面上、「０Ｔ」は受信（Ｃ）と転送（Ｄ）との間に所定の長さを有しているように見えるが、転送（Ｄ）のタイミングは、受信（Ｃ）の直後に行われるものとする。

次に、無線端末１０４〜１０６の動作を説明する。無線端末１０４〜１０６は、電波強度が「レベル３以下」であるため、図２（ａ）より遅延時間は「２Ｔ」であり、電波信号の受信完了から時間が「２Ｔ」だけ経過した時に、経過時間計測部２０６から制御部２０３に通知信号が出される。しかし、無線端末１０４〜１０６は、電波信号の受信完了からの時間が「２Ｔ」経過する前に、転送（Ｄ）のタイミングで無線端末１０７，１０８から中継転送されたパケットＰ１を、受信（Ｂ）のタイミングで受信する。これは、無線端末１０４〜１０６の遅延時間が無線端末１０７，１０８の遅延時間よりも長く設定しているためである。この中継転送されたパケットＰ１は、無線端末１０１から送信されたパケットＰ１を中継転送したものであるため、無線端末１０４〜１０６がそれぞれ中継転送の準備を行っているパケットと発信元識別子およびシーケンス番号の両方が一致する。この処理が、図４のＳ１９に該当する。無線端末１０４〜１０６は、無線端末１０７および１０８が中継転送したパケットを受信したことによって、自己が中継転送の準備を行っているパケットが、自分より遠くにある無線端末によって中継されたことを認識する。この結果、無線端末１０４〜１０６はそれぞれ、経過時間計測部２０６を停止させて、パケットの中継転送を中止する。すなわち、無線端末１０４〜１０６は、受信（Ａ）のタイミングで受信したパケットＰ１の中継転送を行わない。

さらに、無線端末１０４〜１０６はそれぞれ、受信（Ｂ）のタイミングで受信したパケットＰ１については、受信（Ｂ）のタイミングより前の受信（Ａ）のタイミングで受信したパケットＰ１と発信元識別子およびシーケンス番号の両方が同一であるため、パケットの中継転送を中止する。この処理が、図４のＳ１６に該当する。

このように、無線端末１０４〜１０６は、中継転送を２回中止している。このことは、受信（Ａ）から及び受信（Ｂ）からの「２Ｔ」に相当する時間における電波空間の混雑を解消して、パケットが衝突する頻度を減少させる効果がある。また、無線端末１０４〜１０６が中継転送を中止していることによって、他の無線端末は、無線端末１０４〜１０６が中継転送する予定であったパケットの受信を行わないので、受信するパケットの数を減らすことが可能となり、処理負荷を軽減できる効果がある。

また、無線端末１０９および１１０は無線端末１０７および１０８が中継転送したパケットを受信し、その受信電波強度は例えば「７」であるとする。無線端末１０９および１１０は、受信したパケットの物理送信元識別子を自分のＩＤに変更した中継送信パケットを準備し、電波強度「７」に対応する遅延時間「６Ｔ」をメモリ２０４から取得し、経過時間計測部２０６に設定して、中継転送の開始タイミングとなるのを待つ。そして、設定した時間６Ｔが経過すると、パケットの中継のブロードキャストもしくはフラッディングを行う。このことにより、無線端末１０４〜１０６による中継転送を中止しても、無線端末１０９および１１０は、無線端末１０７および１０８が中継転送したパケットを受信できる。

もしも、さらに遠くに無線端末が設置されていた場合には、以下同様にして、パケットのブロードキャストの中継が行われ、ネットワークを構成する全ての無線端末にコマンドが送信される。この際、それぞれの無線端末において図４の処理が実行されるため、無線端末によっては受信したパケットを他の無線端末に中継転送を全く行わない場合がある。

以上のように、この実施の形態の転送制御方式、無線端末、転送制御方法は、ブロードキャストあるいはフラッディングを行う時に、発信元から１ホップで直接届く範囲内でのパケットの送受信数を極端に減らすことができる。このため、パケットの送信タイミングが競合する機会が少なくなり、通信品質および信頼性の高い無線通信を行うことが可能になる効果がある。さらに、発信元から一番遠くにある無線端末による中継が続くため、ブロードキャストやフラッディングがネットワーク全体に届く時間を短縮でき、高速化を行うことが可能となる効果がある。

この実施の形態では、複数の無線端末から構成される無線マルチホップネットワークにおいて、各無線端末に電波強度測定部である受信電波強度測定手段と経過時間計測部である受信完了後経過時間測定手段とを設け、発信元の無線端末が、経路要求や端末情報通報あるいは動作指示のパケットを、ブロードキャストあるいはフラッディングにより送信した場合、それを受信した無線端末は、受信したパケットが既に受信済のパケットと同じパケット（発信元と識別子が同じパケット）であれば中継転送は行わず、初めて受信したパケットであれば、受信電波強度測定手段により測定した受信電波強度が弱ければ弱いほど（小さければ小さいほど）、受信完了後経過時間測定手段によって測定した受信完了からの経過時間が短い（少ない）時点で、受信したパケットを、さらにブロードキャストあるいはフラッディングで中継転送することにより、端末間でのパケットの転送数を減らすことを特徴とするマルチホップ通信における転送制御方式の一例を説明した。

実施の形態２．
実施の形態１では、遅延時間を経過した後に、自己が中継転送の準備中のパケットの発信元識別子およびシーケンス番号と、中継転送の準備中のパケットを受信する前に受信したパケットの発信元識別子およびシーケンス番号とを比較して、一致する場合には中継転送の準備中であったパケットの中継転送を中止していた（図４のＳ１６）。しかし、上記した自己が中継転送の準備中のパケットの発信元識別子およびシーケンス番号と、中継転送の準備中のパケットを受信する前に受信したパケットの発信元識別子およびシーケンス番号とを比較する処理は、行わなくてもかまわない（例えば、図５の受信（Ｂ）のタイミングで受信したパケットの中継転送を行う）。この場合には、実施の形態１の転送制御方式と比べてネットワークの負荷が多少増加されるが、中継転送の準備中のパケットを受信してから遅延時間が経過するまでの間に他の無線端末から中継転送されたパケットを受信した場合には、中継転送の準備中のパケットは上記実施の形態１と同様に中継転送を行わない（例えば、図５の受信（Ａ）のタイミング受信したパケットの中継転送を行わない）。このため、従来よりも、ネットワークの負荷を軽減させることができる。

実施の形態３．
この実施の形態では、図５の受信（Ａ）のタイミングで受信したパケットを他の無線端末に中継転送する一例を説明する。

図６は、この実施の形態の無線端末１０１〜１０８それぞれの、受信と中継転送のタイミングを示すタイミングチャート図である。図６において、無線端末１０７，１０８は、不具合が発生して、無線端末１０１が送信したパケットＰ１を受信できないが、無線端末１０４〜１０６が中継転送したパケットＰ１は不具合が解消して受信できるものとする。

図６では、無線端末１０４〜１０６は、受信（Ａ）のタイミングで受信したパケットＰ１を転送（Ｂ）のタイミングで他の無線端末に中継転送する。これは、受信（Ａ）の時点から２Ｔの時間が経過する前に無線端末１０７，１０８からパケットＰ１の中継転送が行われないためである。転送（Ｂ）のタイミングで中継転送れたパケットＰ１は、受信（Ｃ）のタイミングで無線端末１０７，１０８が受信する。無線端末１０７，１０８は、受信（Ｃ）の時点から「０Ｔ」の時間が経過すると転送（Ｄ）のタイミングで受信（Ｃ）のタイミングで受信したパケットＰ１を他の無線端末に中継転送する。この中継転送されたパケットＰ１を無線端末１０４〜１０６が受信（Ｅ）のタイミングで受信する。無線端末１０４〜１０６は、受信（Ｅ）の時点から「２Ｔ」の時間の経過後、受信（Ｅ）のタイミングで受信したパケットＰ１を中継転送しようとする。しかし、受信（Ｅ）のタイミングで受信したパケットＰ１と、受信（Ａ）のタイミングで受信したパケットＰ１とは発信元識別子およびシーケンス番号の両方が一致するため、受信（Ｅ）のタイミングで受信したパケットＰ１の中継転送を中止する（図４のＳ１６の処理）。

上記に説明したように、無線端末１０４〜１０６は、転送の準備を行っている途中に他の無線端末から転送されたパケットを受信しないので、自己が転送準備を行ったパケットを遅延時間の経過後、他の無線端末に転送を行う。一方、無線端末１０７，１０８は、不具合が解消した後に、無線端末１０４〜１０６のいずれかより転送されたパケットを受信する。このように、それぞれの無線端末ごとに転送を開始する時間を遅延させても、遅延時間が経過するまでの間に他の無線端末からパケットの転送がされなければ、最初にパケットを送信した無線端末からの距離が近い位置にある無線端末であっても、パケットの転送を行う。この結果、最初にパケットを送信した無線端末からの距離が遠い位置にある無線端末に不具合が発生しても、他の無線端末によって転送処理が行われるので、ブロードキャストやフラッディングが確実に行われる効果がある。

実施の形態４．
この実施の形態では、無線マルチホップネットワークを構成する無線端末の配置状況に応じて電波強度に対応する遅延時間の変更を可能にする転送制御方式と無線端末と転送制御方法について、一例を説明する。

実施の形態４の無線端末の構成は実施の形態１の図２と同様である。しかし、制御部２０３と、電波強度測定部２０５と、メモリ２０４の動作が、以下の点で実施の形態１と異なる。メモリ２０４は、電波強度に対応させて無線端末の数を記憶する。電波強度測定部２０５は、測定した電波強度毎の端末数をカウントしてメモリにカウントした端末数を記憶する。制御部２０３は、無線端末数が最も多い電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する。

無線端末数が最も多い電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する方法について、複数の方法が考えられるが、ここでは、以下の１〜３の方法について、遅延時間の変更例を説明する。
１．無線端末の数が最も多い電波強度よりも小さい電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する。
２．無線端末の数が最も多い電波強度に対応する遅延時間を長くなるように変更する。
３．無線端末の数が最も多い電波強度よりも１レベル大きい電波強度に対応する遅延時間を長くなるように変更する。

なお、遅延時間の変更は発信元端末（発信元端末は、例えば図２の無線端末１０１）が実行するものとし、発信元端末は他の無線端末からの応答を通知する受信完了通知を受けることを目的として他の無線端末に電波信号を送信する。そして、発信元端末は端末の配置状況に従い遅延時間を変更して、変更した後の遅延時間をネットワークを構成する他の無線端末に通知を行うもとのする。なお、他の無線端末は受信完了通知を送信する場合に、変更前の遅延時間経過後に受信完了通知を行うものとする。

はじめに、上記した１と２をいっしょに行う変更例を説明する。図７は、変更前後の電波強度と遅延時間の関係を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。図８は、図７の遅延時間を変更する処理手順を説明するフローチャート図である。発信元無線端末１０１からの電波信号を受信した無線端末は、受信したことを通知する受信完了通知を電波信号によって無線端末１０１へ応答する。図８において、無線端末１０１の電波強度測定部２０５は、無線送受信部２０２を介して他の無線端末からの受信完了通知を受信する（Ｓ２０）。電波強度測定部２０５は、受信完了通知の電波強度を測定する（Ｓ２１）。さらに、電波強度測定部２０５は、測定した電波強度に対応する電波レベル毎に無線端末の数をカウントする（Ｓ２２）。電波強度測定部２０５は、上記Ｓ２０〜Ｓ２２までの処理を全無線端末からの受信完了通知を受信するまで繰り返し行う（Ｓ２３）。全無線端末からの受信完了通知を受信したら（Ｓ２３，ＹＥＳ）、電波強度測定部２０５は、メモリ２０４にカウントした電波レベル毎の無線端末数を記憶する。これによって、無線端末の設置状況が判明する。次に、制御部２０３は、メモリ２０４を検索して、無線端末数が最も多い電波レベルよりも小さい電波レベルの遅延時間を「１Ｔ」短くなるように変更する（Ｓ２４）。

例えば、図７（ａ）では、無線端末数が最も多い電波レベルは「レベル３以下」である。このため、「レベル２以下」と「レベル１以下」の遅延時間を「１Ｔ」短くなるように変更する。（図７（ａ）の「（）」で記載した遅延時間は変更前の遅延時間を示している。）図７の例では、制御部２０３は「レベル２以下」に対応する遅延時間を「Ｔ」から「０」に変更し、「レベル１以下」に対応する遅延時間はもともと「０」であるので、そのままにする。この変更によって図７（ａ）に示すように「レベル２以下」の位置にある無線端末は電波信号を受信して直ちに転送を行う。しかし、実際には「レベル２以下で１より大きい」の位置にある無線端末の数は「０」であるので送信処理や転送処理は行われない。一方、「レベル３以下」の位置にある無線端末の数は「３」であり、「レベル４以下」の無線端末の数は「２」であるため、どちらのレベルでも送信処理や転送処理が行われる。「レベル３以下」の遅延時間と「レベル４以下」の遅延時間の差は「３Ｔ−２Ｔ」より「Ｔ」であるので、もし「レベル３以下」の３台の無線端末による送信処理や転送処理が「Ｔ」時間内に終了しなかった場合は、「レベル４以下」の無線端末による送信処理や転送処理と処理時間がかさなってしまい、電波信号の混雑が発生して、パケットが衝突する頻度が高くなることが考えられる。また、一時的にネットワークの負荷が増大することが考えられる。このことに対処するため、「レベル３以下」の遅延時間を「１Ｔ」短くして「２Ｔ」から「Ｔ」へ変更する。「レベル３以下」の遅延時間を「Ｔ」に短縮する変更を行っても「レベル２以下で１より大きい」の無線端末は０台であるため、影響は無い。このように、図８のＳ２５では、無線端末数が最も多い電波レベルに対応する遅延時間を「１Ｔ」短くする変更を行う。上記したＳ２０〜Ｓ２３は電波強度測定工程であり、Ｓ２４，Ｓ２５は制御工程である。

上記した遅延時間の変更は、Ｓ２０〜Ｓ２３の処理を実行することによって無線端末の設置状況が判明した後、遅延時間を変更する機能を利用して、Ｓ２４及びＳ２５で無線端末の数が多い電波レベルの無線端末が送信処理や転送処理を行う時間が長くなるように、無線端末の数が多い電波レベルに対応する遅延時間と、無線端末の数が多い電波レベルよりも１レベル上の電波レベルに対応する遅延時間との差を大きくなるように遅延時間を変更する例である。遅延時間の変更を行った後、発信元無線端末１０１は、他の無線端末に対して、変更後の遅延時間を通知してメモリ２０４を更新させるパケットをブロードキャスト或いはフラッディングする。そして、他の無線端末は、自己のメモリ２０４を更新する。メモリ２０４の更新を行った後、例えば無線端末１０１から発信元に対して応答を返すパケットをブロードキャストした場合に、受信電波強度があるレベルのところに設置された受信端末全てが応答を返しきった後で、次の受信電波強度レベルの端末が応答を返すことが可能になる。その結果、実施の形態１の効果（高い通信品質と信頼性を得る）をさらに向上させることが可能となる。

次に、上記した１と２と３をいっしょに行う変更例を説明する。図９は、変更前後の電波強度と遅延時間の関係を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。図９（ａ）は、「レベル４以下」の無線端末数が「１」である点と、「レベル３以下」の無線端末数が「４」である点とが、図７（ａ）と異なる。図１０は、図９の設置状況をしたネットワークにおける遅延時間を変更する処理手順を説明するフローチャート図である。図１０において、Ｓ２０〜Ｓ２５の処理は図８と同じ処理を行う。図９（ａ）に示したように、無線端末は「レベル３以下」のものが最も多く、「レベル３よりも上の電波レベル」の無線端末は「２」台で、「レベル３以下」の無線端末数「４」台よりも少ない。例えば「１Ｔ」時間は、無線端末「２」台が送信処理や転送処理を行うために十分な時間であるとすると、「レベル４以下」と「レベル４超」との無線端末の数を合わせても２台であるため、「レベル４以下」の遅延時間を「１Ｔ」長くして「４Ｔ」としても問題はない。そこで、Ｓ２５の処理の後、Ｓ３０の処理を行う。Ｓ３０では、無線端末数が最も多い「レベル３以下」よりも１レベル上の「レベル４以下」に対応する遅延時間を「３Ｔ」から「４Ｔ」に変更して、「レベル３以下」の無線端末による送信処理や転送処理を行う時間を実質長くさせる。図９（ｂ）に示すように、「レベル４以下」に対応する遅延時間を「４Ｔ」に変更すると、「レベル３以下」に対応する遅延時間との差が「３Ｔ」となるので、「レベル３以下」の４台の無線端末は、送信処理や転送処理を「３Ｔ」分の時間内に行えばいいので、１及び２の方法による遅延時間の変更よりもさらに処理時間を長くできるので、通信品質と信頼性をさらに向上させることが可能となる。

次に、上記した３の変更例を説明する。図１１は、変更前後の電波強度と遅延時間の関係を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。図１０（ａ）は、「レベル４以下」の無線端末数が「１」である点と、「レベル３以下」の無線端末数が「４」である点とが、図７（ａ）と異なる。図１２は、図１１の設置状況をしたネットワークにおける遅延時間を変更する処理手順を説明するフローチャート図である。図１２において、Ｓ２０〜Ｓ２３の処理は図８と同じ処理を行う。図１１（ａ）に示したように、無線端末は「レベル３以下」のものが最も多く、「レベル３よりも上の電波レベル」の無線端末は「２」台で、「レベル３以下」の無線端末数「４」台よりも少ない。「１Ｔ」時間は、無線端末「２」台が送信処理や転送処理を行うために十分な時間であるとすると、「レベル４以下」と「レベル４超」との無線端末の数を合わせても２台であるため、「レベル４以下」の遅延時間を「１Ｔ」長くして「４Ｔ」としても問題はない。このため、Ｓ２３の処理の後、Ｓ４０の処理を行う。Ｓ４０では、無線端末数が最も多い「レベル３以下」よりも１レベル上の「レベル４以下」に対応する遅延時間を「３Ｔ」から「４Ｔ」に変更して、「レベル３以下」の無線端末による送信処理や転送処理を行う時間を実質長くさせる。図１１（ｂ）に示すように、「レベル４以下」に対応する遅延時間を「４Ｔ」に変更すると、「レベル３以下」に対応する遅延時間との差が「２Ｔ」となるので、「レベル３以下」の４台の無線端末は、送信処理や転送処理を「２Ｔ」分の時間内に行えばいいので、１及び２の方法による遅延時間の変更と同様に、通信品質と信頼性を向上させることが可能となる。

また、上記した２のみの方法を実行することも可能である。また、上記した１のみの方法を実行することも可能である。また、上記した１と３とをいっしょに実行することも可能である。また、２と３とをいっしょに実行することも可能である。

このように、この実施の形態の転送制御方式、無線端末、転送制御方法は、無線端末の配置状況に応じて遅延時間を変更できるので、一定水準の通信品質と信頼性を常に保つことができる効果がある。

この実施の形態では、受信電波強度と受信完了から受信パケットの中継送信開始までの遅延時間の設定を変更できるようにしたことを特徴とするマルチホップ通信における転送制御方式の一例を説明した。

以上の実施の形態の説明において「〜部」として説明したものは、一部或いはすべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。これらのプログラムは、例えば、Ｃ言語により作成することができる。

また、実施の形態の説明において「〜部」として説明したものは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されたファームウェアで実現されていてもかまわない。或いは、ソフトウェア或いは、ハードウェア或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組みあわせで実施されてもかまわない。

また、上記各実施の形態を実施させるプログラムは、記録媒体に記録される。記録媒体は、磁気ディスク装置、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等その他の記録媒体による記憶装置を用いてもかまわない。

上記プログラムは、コンピュータにロードされ、プロセッサの制御に基づいて実行される。

発明の転送制御方式及び転送制御方法によるマルチホップ通信ネットワークの一構成例を示す図である。 無線端末１０１〜１１０の構成を示すブロック図である。 メモリに記憶された電波強度と遅延時間との一例を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。 実施の形態１の転送制御方法の処理手順を示すフローチャート図である。 実施の形態１の無線端末１０１〜１０８それぞれの、受信と中継転送のタイミングを示すタイミングチャート図である。 実施の形態３の無線端末１０１〜１０８それぞれの、受信と中継転送のタイミングを示すタイミングチャート図である。 実施の形態４のメモリに記憶された変更前後の電波強度と遅延時間の関係を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。 図７の遅延時間を変更する処理手順を説明するフローチャート図である。 実施の形態４のメモリに記憶された変更前後の電波強度と遅延時間の関係を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。 図９の遅延時間を変更する処理手順を説明するフローチャート図である。 実施の形態４のメモリに記憶された変更前後の電波強度と遅延時間の関係を示す図であり、（ａ）は電波強度と遅延時間との対応表、（ｂ）は電波強度と遅延時間とのグラフを示す。 図１１の遅延時間を変更する処理手順を説明するフローチャート図である。

符号の説明

１０１〜１１０ 無線端末、２０１ アンテナ、２０２ 無線送受信部、２０３ 制御部、２０４ メモリ、２０５ 電波強度測定部、２０６ 経過時間計測部。

Claims (12)

1. 電波信号を受信して、受信した電波信号を他の無線端末へ中継転送する転送制御方式において、
   上記電波信号は、電波信号を発信した発信元を識別する発信元識別子と個々の電波信号を識別するため発信元が送信するたびに値を増やしてゆくシーケンス番号を有し、
   上記転送制御方式は、
   上記受信した電波信号の強度を測定するとともに、上記電波信号を受信してから他の無線端末に中継転送することを開始するまでの時間を遅延させる遅延時間を、上記測定した電波信号の強度に基づいて、電波強度が大きいほど長く設定し、電波強度が小さいほど短く設定して、設定した遅延時間の経過前に、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信した場合は、上記中継転送しようとしている電波信号の中継転送を行なわず、設定した遅延時間の経過途中で、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信しなかった場合は、上記設定した遅延時間の経過後、上記電波信号を中継転送する
   ことを特徴とする転送制御方式。
2. 上記転送制御方式は、上記受信した電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と既に受信済みの電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号とを比較した結果が両方とも同じである場合は、上記受信した電波信号の中継転送を行わないことを特徴とする請求項１記載の転送制御方式。
3. 上記転送制御方式は、他の無線端末から電波信号を受信したことを通知する受信完了通知を受信して、受信した受信完了通知の電波強度を測定し、測定した電波強度毎に他の無線端末の数をカウントし、カウントした無線端末の数が最大である電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する
   ことを特徴とする請求項１記載の転送制御方式。
4. 電波信号を受信して、受信した電波信号を他の無線端末へ中継転送する無線端末において、
   上記電波信号は、電波信号を発信した発信元を識別する発信元識別子と個々の電波信号を識別するため発信元が送信するたびに値を増やしてゆくシーケンス番号を有し、
   上記無線端末は、
   電波信号を受信してから他の無線端末に中継転送することを開始するまでの時間を遅延させる遅延時間を電波信号の強度毎に記憶するメモリと、
   上記受信した電波信号の強度を測定する電波強度測定部と、
   上記電波強度測定部が測定した電波強度に対応する遅延時間を上記メモリを検索して取得し、上記電波信号を受信してからの時間の経過を計測して、上記取得した遅延時間が経過した場合に、遅延時間が経過したことを通知する経過時間計測部と、
   上記経過時間計測部から通知がなされる前に、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信した場合は、上記中継転送しようとしている電波信号の中継転送を行なわず、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信しなかった場合は、上記経過時間計測部からの通知の受信後、上記電波信号を中継転送する制御部と
   を備えたことを特徴とする無線端末。
5. 上記制御部は、上記受信した電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と既に受信済みの電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号とを比較した結果が両方とも同じである場合は、上記受信した中継転送を行わないことを特徴とする請求項４記載の無線端末。
6. 上記メモリは、記憶した電波強度毎に無線端末の数を記憶し、
   上記電波強度測定部は、他の無線端末から電波信号を受信したことを通知する受信完了通知を受信して、受信した受信完了通知の電波強度を測定し、測定した電波強度毎の無線端末の数をカウントし、カウントした無線端末の数を上記メモリに記憶し、
   上記制御部は、上記メモリを検索して、無線端末の数が最大である電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する
   ことを特徴とする請求項４記載の無線端末。
7. 上記制御部は、無線端末の数が最大である電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する場合、上記無線端末の数が最大である電波強度よりも小さい電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する
   ことを特徴とする請求項６記載の無線端末。
8. 上記メモリは、上記電波強度をレベルに変換して記憶し、
   上記制御部は、無線端末の数が最大である電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する場合、無線端末の数が最大である電波強度のレベルよりも１レベル大きい電波強度に対応する遅延時間を長くなるように変更する
   ことを特徴とする請求項６記載の無線端末。
9. 上記メモリは、記憶した電波強度毎に無線端末の数を記憶するとともに、上記電波強度をレベルに変換して記憶し、
   上記電波強度測定部は、他の無線端末から電波信号を受信したことを通知する受信完了通知を受信して、受信した受信完了通知の電波強度を測定し、測定した電波強度毎の無線端末の数をカウントし、カウントした無線端末の数を上記メモリに記憶し、
   上記制御部は、上記メモリを検索して、無線端末の数が最大である電波強度よりも１レベル大きい電波強度に対応する遅延時間を長くなるように変更する
   ことを特徴とする請求項４記載の無線端末。
10. 電波信号を受信して、受信した電波信号を他の無線端末へ中継転送する転送制御方法において、
    上記電波信号は、電波信号を発信した発信元を識別する発信元識別子と個々の電波信号を識別するため発信元が送信するたびに値を増やしてゆくシーケンス番号を有し、
    上記転送制御方法は、
    電波信号を受信してから他の無線端末に中継転送することを開始するまでの時間を遅延させる遅延時間を電波強度に対応させて記憶する記憶工程と、
    上記受信した電波信号の強度を測定する電波強度測定工程と、
    上記電波強度測定工程が測定した電波強度に基づいて上記記憶工程によって記憶された電波信号の強度を検索して遅延時間を取得し、上記電波信号を受信してからの時間の経過を計測して上記取得した遅延時間が経過した場合に、遅延時間が経過したことを通知する経過時間計測工程と、
    上記経過時間計測工程から通知がなされる前に、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信した場合は、上記中継転送しようとしている電波信号の中継転送を行なわず、中継転送しようとしている電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と同じ発信元識別子および同じシーケンス番号を有する電波信号を受信しなかった場合は、上記経過時間計測工程からの通知の受信後、上記電波信号を中継転送する制御工程と
    を有することを特徴とする転送制御方法。
11. 上記制御工程は、上記受信した電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号と既に受信済みの電波信号の発信元識別子およびシーケンス番号とを比較した結果が両方とも同じである場合は、上記受信した電波信号の中継転送を行わないことを特徴とする請求項１０記載の転送制御方法。
12. 上記記憶工程は、記憶した電波の強度毎に無線端末の数を記憶し、
    上記電波強度測定工程は、他の無線端末から電波信号を受信したことを通知する受信完了通知を受信して、受信した受信完了通知の電波強度を測定し、測定した電波強度毎の無線端末の数をカウントし、カウントした無線端末の数を上記記憶工程によって記憶し、
    上記制御工程は、上記記憶工程によって記憶された電波強度毎の無線端末の数を検索して、無線端末の数が最大である電波強度に対応する遅延時間を短くなるように変更する
    ことを特徴とする請求項１０記載の転送制御方法。

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