JP2006101497A - 経路設計装置、及び、経路設計方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この発明の経路設計装置50は、フレームワーク処理部53と囲い込み処理部70との2段階の処理部によって、ノードの移動や無線でノード間を接続する場合であっても、効率的にサバイバブルネットワークの経路を設計する。フレームワーク処理部53は、斜向座標グラフを生成して、グラフ上の座標点にノードを配置する。囲い込み処理部70は、斜向座標グラフ上に配置したノードを多角形の周囲境界線で囲い込み、周囲境界線を移動させて囲い込む範囲を縮小し、さらに、縮退規則情報に従い仮想ノードを配置して、縮小した周囲境界線を縮退させる。縮退させた周囲境界線と仮想ノードの位置とノードの位置とから経路情報を生成して出力する。
【選択図】 図3
Description
上記第1の無線通信装置の位置を示す第1の位置情報と上記第2の無線通信装置の位置を示す第2の位置情報とを入力する位置情報入力部と、上記通信範囲情報記憶部が記憶する通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する斜向座標生成部と、上記位置情報入力部が入力した第1の位置情報と上記第2の位置情報とのそれぞれに対応する上記斜向座標生成部が生成した斜向座標グラフ上の第1の座標点と第2の座標点とを求めて、求めた上記第1の座標点と第2の座標点とを上記斜向座標グラフ上に配置するとともに、配置した第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する配置処理部と、上記配置処理部が斜向座標グラフ上に生成した周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して上記第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む範囲を縮小した縮小周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する周囲境界縮小部と、周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して周囲境界線を縮退させる縮退規則情報を記憶する縮退規則情報記憶部と、上記縮退規則情報記憶部が記憶する縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小部が上記斜向座標グラフ上に生成した縮小周囲境界線の内側に上記仮想通信装置を配置して配置した仮想通信装置を通過するように縮小周囲境界線を縮退して縮退周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する境界縮退部と、上記境界縮退部が上記斜向座標グラフ上に生成した縮退周囲境界線と、上記第1の座標点と上記第2の座標点と、上記境界縮退部が配置した仮想通信装置の斜向座標グラフ上の位置とから上記ネットワーク経路を設計して経路設計情報を生成して出力する経路設計部とを備えたことを特徴とする。
この実施の形態1では、斜向座標グラフを用いたフレームワーク処理部と、縮退規則情報に従いネットワークモデルを設計する囲い込み処理部を備える経路設計装置と、経路設計装置が実行する経路設計方法の一例を説明する。
(1)位置依存性:ネットワークモデル10をノード1,1S,1Dとリンク2のモデルで表現する場合の基本的な仮定は、リンク2はゴムひもの様に伸び縮み自在でトポロジカルな自由度があるとすることであるが、無線ではこれは成り立たない。
(2)無線の同報性:有線通信では伝送はリンク2に沿って一次元でのみ行われるが、無線では三次元空間で行われる。
図14(a)−>ノードの和集合1W={宛先ノード1Dと発信ノード1Sの和集合}を求める。
図14(b)−>和集合1Wの六角形ゾーンの周囲境界線3Bによる初期囲い込み。6個の境界線を平行移動して範囲を縮小する。
図15(a)−>全ノードを包含する最小囲い込み範囲を決定して、決定した最小囲い込み範囲に基づいて周囲境界線3Bを縮小させて、縮小周囲境界線を生成。さらに範囲を縮小。
図15(b)−>予め定めた縮退規則情報に従い縮小周囲境界線をさらに縮退させて、六角形および付随三角形から構成される縮退周囲境界線を生成して、縮退境界範囲を決定する。図15(b)の「◎」は仮想ノード1Vである。
図15(c)−>縮退周囲境界線の内部にあるノードと境界閉路を2個の最短辺で接続。境界閉路は周囲境界線3Bによって示す。境界閉路および内部ノードが設計したネットワーク経路の解となる。図15(c)の「○」は、中継ノード1Rである。
図16(a)−>周囲境界線3B上に2個以上のノード(図中ノードを「●」で示す)がある場合は、周囲境界線はシフト(縮退)しない。
図16(b)−>周囲境界線3B上にノードが1個のみある場合は、周囲境界線3Bは1単位(斜向座標の1目盛)シフト(縮退)し、周囲境界線上のノードはそのままで、シフト(縮退)された周囲境界線3B上に2個の仮想ノード1Vを設定する。
図16(c)−>ノードと周囲境界線3Bとの接続は2リンク以上必要で、1リンクではいけない(ここでの「リンク」とは、ノードと仮想ノードとの接続を指す)。
(1)周囲境界線3B上に2個以上のノード(図中ノードを「●」で示す)がある場合は、周囲境界線はシフト(縮退)しない。
(2)周囲境界線3B上にノードが1個のみある場合は、周囲境界線3Bは1単位(斜向座標の1目盛)シフト(縮退)し、周囲境界線上のノードはそのままで、シフト(縮退)された周囲境界線3B上に2個の仮想ノード1Vを設定する。
(3)ノードと周囲境界線3Bとの接続は2リンク以上必要で、1リンクではいけない(ここでの「リンク」とは、ノードと仮想ノードとの接続を指す)。
の規則で境界縮退部77に周囲境界線の縮退を行わせる。この処理は、図15(b)の処理に対応する。周囲境界縮小部73が縮小した周囲境界線を上記した縮退規則に従い縮退させる場合には、図15(b)のように仮想ノード1Vを配置する。また、仮想ノード1Vを配置する条件は、周囲境界線上にノードが1つのみある場合である。図15(b)の網がけした三角形に相当する部分が周囲境界線を縮退した部分であり、この三角形の頂点、或いは辺上の三角メッシュの頂点には仮想ノード1V(図中「◎」)が配置されている。
この実施の形態では、通信範囲情報を電波の強度に対応させる経路設計装置、経路設計方法の一例を説明する。
この実施の形態では、通信範囲情報をノードの種類に対応させる経路設計装置、経路設計方法の一例を説明する。
この実施の形態では、通信範囲情報を時刻に対応させる経路設計装置、経路設計方法の一例を説明する。
この実施の形態では、経路設計装置が通信経路の設計を行うだけでなく、自身もネットワークモデルを構成するノードである場合の経路設計装置、経路設計方法の一例を説明する。
この実施の形態では、2層構造のネットワークモデルを用いてアドホックネットワークの経路設計について一例を説明する。
図25は、実施の形態6のアドホックネットワークの2層構造のモデルを示す図である。図25に示すように、この実施の形態6のネットワークモデル10は、飛行体局1aからなるネットワーク層と、地上局1gからなるネットワーク層との2層構造である。飛行体局1aは、例えば航空機などの飛行体に搭載された無線通信端末装置であって、広域にわたって配置する地上局1g間のコネクティビティ(接続性)を確保して通信を行なうための中継を行なう。飛行体局1a間は、無線リンク2aによって接続される。地上局1gは、移動無線通信装置であって、地上局1g間は、無線リンク2gによって接続する。2地点間のそれぞれの地上局1gは、2つの地上局間経路3Hgによって接続する。2地点間のそれぞれの飛行体局1aは、2つの飛行体局間経路3Haによって接続する。飛行体局1aは、通信可能範囲5aLを有し、飛行体局1aの通信可能範囲を地上へ投射すると地上局1gからなるネットワーク層への投射5aRとなる。飛行体局1aは地上からの垂直高Hを有する。言い換えると、飛行体局1aからなるネットワーク層の面は、地上局1gからなるネットワーク層の面に対して、垂直方向にあって、地上局1gからなるネットワーク層の面とは、垂直高Hを有する。
ここで、符号の識別について説明する。ネットワークモデル10において、地上局に関するものは添え字g、飛行体局に関するものは添え字aを添えて表す。添え字gとaによるネットワーク層の区別は、本実施の形態6以降の実施の形態でも同様とする。また、地上局と飛行体局との相互の接続関係に注目する場合は、通信装置をノード、ノード間の個々の接続をリンクと呼ぶ。経路設計装置は、図25中の破線で示した地上局間経路3Hgと飛行体局間経路3Haとを合わせたネットワーク経路を設計する。図25のネットワークモデル10において、地上局1g間で通信を行なう場合、地上局1gが広域に渡って配置されており、地上ノードの相互通信のみでは通信経路を確保することが困難な場合(通信経路の確保が困難な理由としては、例えば、通信可能範囲が狭く、直近の地上ノードまで電波が届かない場合や、地上ノード間に高い山があり、電波が遮られて届かない場合などがある)、飛行体局1aで中継を行なうことにより、広域の通信経路を提供する。この際、一個の通信経路を確保するだけでなく、複数の独立経路を設計し、サバイバビリティを確保する。
図27において、経路設計装置50は、地上局のネットワークモデル10gを構成する地上局であるノード40から緯度情報と経度情報とを少なくとも有する位置情報60を受信する位置情報入力部51を備える。また、主に第1のグラフと第2のグラフを生成するフレームワーク処理部53と、ネットワーク設計における中継ノードの設定についての規則を示した縮退規則情報を、地上局のネットワークと飛行体局のネットワークに対してそれぞれ実行して、地上局のネットワークモデルの経路と飛行体局のネットワークモデルの経路とをそれぞれ設計する囲い込み処理部70とを備える。また、地上局のネットワークモデルと、飛行体局のネットワークモデルとから、これらのモデルを融合して、地上局間の接続を部分的に飛行体局を介して接続するネットワーク経路情報を生成して出力する経路情報融合部78(第2の経路設計部)を備える。
囲い込み処理部70は、周囲境界縮小部73と、縮退規則情報記憶部75と、境界縮退部77と、第1の経路設計部である経路設計部79とを備える。
地上レイヤ斜向座標生成部57gは、第1の通信可能範囲を1目盛りとする地上レイヤ斜向座標グラフを生成する。
航空レイヤ斜向座標生成部57aは、第2の通信可能範囲を1目盛りとする地上レイヤ斜向座標グラフを生成する。
クラスタ生成部58は、地上レイヤ斜向座標グラフ上に配置した複数のノード40に対応する各座標点を、後述する条件に従い複数のクラスタに分割する。
マルチホップ隣接ノードエリア生成部581は、各ノードのマルチホップ隣接エリアを生成し、エリア和集合生成部582は、マルチホップ隣接エリアの和集合を生成して、クラスタ毎に各クラスタに含まれる地上局を取り囲む周囲境界線を地上レイヤ斜向座標グラフ上に生成する。地上レイヤ斜向座標グラフ上に生成した複数の周囲境界線の情報は、地上レイヤ配置処理部59gに出力する。地上レイヤ斜向座標グラフ上に生成した複数の周囲境界線の情報と、地上レイヤ斜向座標グラフを示す情報(例えば、図9の斜向座標7を展開するための情報)とは、航空レイヤ配置処理部59aに出力する。
図28(a)は、地上レイヤ配置処理部が地上レイヤ斜向座標グラフ上に地上局を配置した例を示す図である。図28(b)は、クラスタ生成部が地上レイヤ斜向座標グラフ上の地上局を複数のクラスタに分類した例を示す図ある。
図29は、地上レイヤ斜向座標グラフに対して航空レイヤ斜向座標グラフを配置した例を示す図である。
図30は、地上レイヤ斜向座標グラフ上のクラスタ毎の周囲境界線を航空レイヤ斜向座標グラフ上に投射した例を示す図である。
図31(a)は、航空レイヤ斜向座標グラフ上にクラスタ毎に対応する飛行体局を配置した例を示す図である。図31(b)は、地上レイヤ斜向座標グラフ上の仮想ノードを配置した縮退周囲境界線の例を示す図である。
図32は、航空レイヤ斜向座標グラフ上の仮想ノードを配置した縮退周囲境界線の例を示す図である。
はじめに、多角形を正六角形とする。正六角形とする理由は、実施の形態1で説明したように、六角形は電波伝搬を反映した円に近いためである。正六角形の辺を共有させて正六角形を隣接させて複数配置する。このとき、それぞれの正六角形は、中心点から辺までの垂直線の長さを第1の通信範囲情報の1/2とする。このように複数の正六角形を隣接して配置した図が図12(a)である。次に、各正六角形の中心点同士を正六角形の辺を通過する線で結ぶ。正六角形の中心点を結んだ線を示した図が、図13(a)である。図13のように、中心点同士を結ぶ線は複数できる。この複数の線の中からx軸とする線と、y軸とする線とをそれぞれ選択して、選択したそれぞれの線をx軸、y軸とする斜向座標グラフを生成する。生成した斜向座標グラフの一例が図9の斜向座標7である。x軸は、ノードの位置情報のうち、経度情報を距離に変換した値示す。y軸は、ノードの位置情報のうち、緯度情報を距離に変換した値を示す。x軸、y軸のそれぞれの1目盛りは、第1の通信可能範囲であることが図11からわかる。図28〜図32の地上局のネットワークモデル10gは、地上レイヤ斜向座標グラフの一部を示したものであり、飛行体局のネットワークモデル10aは、航空レイヤ斜向座標グラフの一部を示したものである。
ここで、ノード40の位置情報から座標点を求める一例を説明する。図43は、位置情報から座標点を求める一例を説明する図である。経度1度分の距離は、極に近いほど短くなり、また、地球は真球ではく、表面は球面ではない等の種種の要素を考慮に入れると微妙な違いがあるが、経度1度分,緯度1度分のそれぞれ距離は約111kmであるとする。例えば図43に示すようにノードAの位置情報が(東経139度,北緯35度)、ノードBの位置情報が(東経140度,緯度36度)であるとする。これらの位置情報を図43の経緯度への展開430のように、ノードAの位置情報(東経139度,北緯35度)を原点とするグラフ431(x軸は経度、y軸は緯度を示す)に配置する。次に、この経緯度に展開したものを図43の直交座標への展開432のように、直交座標に展開する。このとき直交座標のx軸は東経方向を示し、1目盛りは11.1kmとし、y軸は緯度方向を示し、1目盛りは11.1kmとする。ノードAは原点であるため、座標は(0,0)となり、ノードBはノードAと緯度、経度ともに1度の差があるため、ノードBの座標は(10,10)となる。次に、直交座標に展開したものを、地上レイヤの斜向座標グラフに展開する。地上レイヤの斜向座標グラフは六角形を元にして生成したグラフであるため、x軸に対するy軸の傾きは60度である。このため、斜向座標への展開には三角関数を用いる。図43の直行座標でのノードAの座標は(0,0)、ノードBの座標は(10,10)であった。これらの座標を三角関数を用いて変換すると、図43の斜向座標への展開434に示すように、地上レイヤの斜向座標グラフ(グラフ435)上には、ノードAは原点であるためそのまま座標点は変わらずに(0,0)とし、ノードBの座標は、(10−10/√3,10×2/√3)、すなわち(10×(1−1/√3),20/√3)となる。これを小数で近似すると(4.2,11.6)となり、さらに、整数で近似すると(4,12)となる。
このとき、地上レイヤの斜向座標グラフのx軸は東経方向を示し、y軸は北緯方向から30度の方向を示す。このように、地上レイヤ配置処理部59gは、ノードの位置情報を地上レイヤの斜向座標グラフ上の座標点に変換して、地上レイヤの斜向座標グラフ上に配置する。
図37において、クラスタ生成部58のマルチホップ隣接ノードエリア生成部581は各地上局について、指定する最大ホップ数のマルチホップ隣接エリアを生成する(S20、マルチホップ隣接ノードエリア生成工程)。このマルチホップ隣接エリアとは、例えば図35の隣接ノード範囲1NB1,1NB2,1NB3を指す。隣接ノード範囲1NB1は、中央の地上局1Cから1目盛り(ホップ数1)の距離にある複数の1ホップ隣接ノードまでの範囲を示す。隣接ノード範囲1NB2は、地上局1Cから2目盛り(ホップ数2)の距離にある複数の2ホップ隣接ノードまでの範囲を示す。隣接ノード範囲1NB3は、地上局1Cから3目盛り(ホップ数3)の距離にある複数の3ホップ隣接ノードまでの範囲を示す。図36にマルチホップ隣接ノードエリア生成部581が各地上局毎に生成したマルチホップ隣接エリアを示す。図36(a)は、ホップ数を1とした場合の6個の地上局毎に生成した隣接ノード範囲を示す。図36(b)は、ホップ数を2とした場合の6個の地上局毎に生成した隣接ノード範囲を示す。図36(a)では、近隣のノードが他のノードの1ホップ隣接ノード範囲1NB1に含まれていない。これは、1ホップでは、各ノードが他のノードを含まず、それぞれ独立する。図36(b)では、各ノードの2ホップ隣接ノード範囲1NB2を示す。図36(b)では、近隣のノードが他のノードの2ホップ隣接ノード範囲1NB2に含まれている。これは、2ホップにすると複数のノードを含むクラスタが生成できることを示す。そこでクラスタ生成部58は、ホップ数を2として記憶する分類条件記憶部を備えるものとして、マルチホップ隣接ノードエリア生成部581が分類条件記憶部に記憶されたホップ数「2」に基づいて、地上局ごとの隣接ノード範囲を生成する。
このように、囲い込み処理部70の各構成要素は、地上局のネットワークモデル用の処理と、飛行体局のネットワークモデル用の処理との2つの処理を行う。
このように、地上レイヤと航空レイヤの2つの異なるレイヤそれぞれに配置した複数の局(ノード)をリンクする経路を生成することを融合という。
また、厳密に最適経路を求めるためには、全ノードの組み合わせを検証する膨大な処理を必要とするネットワーク設計であるが、この発明の複数階層にわたる囲い込みアルゴリズムにより、簡便に広域に渡って配置された全ノード間を2本以上の経路で接続する経路を求めることができる。これにより、航空機などの飛行体により中継を行なって、広域にわたって配置するノード間の通信経路を設定する場合、一個の通信経路を確保するだけでなく、複数の独立経路を設計し、障害時の迂回経路を確保することができる。
上記実施の形態6では、地上レイヤメッシュの面に対して航空レイヤメッシュの面を配置した際に、地上レイヤメッシュのクラスタを航空レイヤメッシュ上に投射すると、航空レイヤメッシュ上の頂点(点線で示した複数のメッシュの交差する交点)がクラスタの取り囲む範囲内に少なくとも1つ存在していた。しかし、航空レイヤメッシュ上の頂点(点線で示した複数のメッシュの交差する交点)がクラスタの取り囲む範囲内に存在していない場合がある。この場合には、頂点がクラスタの取り囲む範囲に内に存在するように航空レイヤメッシュの面を移動して、地上レイヤメッシュの面に対する航空レイヤメッシュの面の位置を調整をする。
図39は、実施の形態7の経路設計装置の構成を示すブロック図である。航空レイヤ配置処理部59aが調整部591を備えることの他は、実施の形態6の図27の経路設計装置と同様の構成である。航空レイヤ配置処理部59aは、航空レイヤメッシュ上に投射したクラスタの取り囲む範囲内に頂点が存在しない場合に、調整部591によりクラスタ21の中心点21cの方向に航空レイヤメッシュ7a上の頂点がずれるように航空レイヤメッシュ7aの面移動する。
図40は、調整部591の動作手順を示すフローチャート図である。
図41は、調整部591の別の動作手順を示すフローチャート図である。
まず、図40のフローチャートに従い調整部591による航空レイヤメッシュの面を移動する手順を説明する。なお、図40及び図41に示した動作は、図33のS3aの航空レイヤ配置処理工程の中で、航空レイヤメッシュ上に投射した複数のクラスタの中に、クラスタの取り囲む範囲内に頂点が存在しないクラスタがある場合に行う。
このようにして、調整部591は、地上レイヤメッシュに対する航空レイヤメッシュの位置を調整する。SA19及びSA14では「10」を使用したが、これに限らず、「10」よりも大きい値や小さい値を任意に設定して使用出来る。
実施の形態6では、地上レイヤメッシュの面に対して垂直方向に高さHを有して、地上レイヤメッシュの面に平行に航空レイヤメッシュの面を配置した。この実施の形態7では、地上レイヤメッシュの面と同一平面状に航空レイヤメッシュの面を配置する例を説明する。
この実施の形態では、通信範囲情報を時刻に対応させる経路設計装置、経路設計方法の一例を説明する。
実施の形態6では、図26に示すように正六角形を使用して、第1及び第2のグラフを斜向座標グラフとして生成した。しかし、四角形を使用して、第1及び第2のグラフを生成しても構わない。この場合、第1及び第2のグラフは、y軸がx軸に対して直角になる。実施の形態1〜9の斜向座標グラフは、y軸がx軸に対して直角になるグラフを斜向座標グラフに含めるものとする。
実施の形態6では、地上レイヤと航空レイヤの2層のネットワークモデルを1つのネットワークモデルに融合する例を説明した。しかし、地上レイヤと航空レイヤの他に、水上レイヤであったり、衛星レイヤであっても、複数の層を構成すれば構わない。また、複数の層にそれぞれ配置される1つの局(ノード)は2つのリンクで接続して、一方のリンクに障害が発生した場合であっても、他方のリンクを使用することによって通信が可能になるネットワーク経路設計情報を生成する。図44は、2層によるネットワークモデルの経路を説明する図である。このように、従来では、2層のネットワークモデルであっても、航空レイヤでは、飛行体局間は1つのリンクで接続されているので、障害が発生すると通信が行えなくなるという問題がある。実施の形態6では、このような問題点を解決しているが、クラスタ間の通信を中継する中継用の無線通信端末装置を配置する層が、例えば、航空レイヤメッシュであったり、水上レイヤメッシュであったり、衛星レイヤメッシュであると、無線通信端末装置を搭載する機器のコストがかかる。このため、障害時の通信経路の確保よりも、コストを優先するような場合には、中継用の無線通信端末装置を配置する層では、無線通信端末装置間のリンクを1つにしても構わない。
Claims (17)
- 第1の無線通信装置と第2の無線通信装置との間のネットワーク経路を設計する経路設計装置において、
上記第1の無線通信装置と上記第2の無線通信装置の通信可能範囲を示す通信範囲情報を記憶する通信範囲情報記憶部と、
上記第1の無線通信装置の位置を示す第1の位置情報と上記第2の無線通信装置の位置を示す第2の位置情報とを入力する位置情報入力部と、
上記通信範囲情報記憶部が記憶する通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する斜向座標生成部と、
上記位置情報入力部が入力した第1の位置情報と上記第2の位置情報とのそれぞれに対応する上記斜向座標生成部が生成した斜向座標グラフ上の第1の座標点と第2の座標点とを求めて、求めた上記第1の座標点と第2の座標点とを上記斜向座標グラフ上に配置するとともに、配置した第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する配置処理部と、
上記配置処理部が斜向座標グラフ上に生成した周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して上記第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む範囲を縮小した縮小周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する周囲境界縮小部と、
周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して周囲境界線を縮退させる縮退規則情報を記憶する縮退規則情報記憶部と、
上記縮退規則情報記憶部が記憶する縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小部が上記斜向座標グラフ上に生成した縮小周囲境界線の内側に上記仮想通信装置を配置して配置した仮想通信装置を通過するように縮小周囲境界線を縮退して縮退周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する境界縮退部と、
上記境界縮退部が上記斜向座標グラフ上に生成した縮退周囲境界線と、上記第1の座標点と上記第2の座標点と、上記境界縮退部が配置した仮想通信装置の斜向座標グラフ上の位置とから上記ネットワーク経路を設計して経路設計情報を生成して出力する経路設計部と
を備えたことを特徴とする経路設計装置。 - 自己と他の無線通信装置との間のネットワーク経路を設計する経路設計装置において、
自己と上記他の無線通信装置の通信可能範囲を示す通信範囲情報を記憶する通信範囲情報記憶部と、
測位信号情報を受信して自己の位置を示す第1の位置情報を算出する受信位置算出部と、
上記他の無線通信装置の位置を示す第2の位置情報を入力する位置情報入力部と、
上記通信範囲情報記憶部が記憶する通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する斜向座標生成部と、
上記受信位置算出部が算出した第1の位置情報と上記位置情報入力部が入力した第2の位置情報とのそれぞれに対応する上記斜向座標生成部が生成した斜向座標グラフ上の第1の座標点と第2の座標点とを求めて、求めた上記第1の座標点と第2の座標点とを上記斜向座標グラフ上に配置するとともに、配置した第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する配置処理部と、
上記配置処理部が斜向座標グラフ上に生成した周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して、上記第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む範囲を縮小した縮小周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する周囲境界縮小部と、
周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して周囲境界線を縮退させる縮退規則情報を記憶する縮退規則情報記憶部と、
上記縮退規則情報記憶部が記憶する縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小部が上記斜向座標グラフ上に生成した縮小周囲境界線の内側に上記仮想通信装置を配置して配置した仮想通信装置を通過するように縮小周囲境界線を縮退して縮退周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する境界縮退部と、
上記境界縮退部が上記斜向座標グラフ上に生成した縮退周囲境界線と、上記第1の座標点と上記第2の座標点と、上記境界縮退部が配置した仮想通信装置の斜向座標グラフ上の位置とから上記ネットワーク経路を設計して経路設計情報を生成して出力する経路設計部と
を備えたことを特徴とする経路設計装置。 - 上記縮小周囲境界線は、複数の辺を有し、
上記周囲境界縮小部は、上記第1の座標点と第2の座標点との少なくともいずれか一方の座標点が上記縮小周囲境界線上に配置されるように上記縮小周囲境界線を生成し、
上記縮退規則情報記憶部は、上記縮退規則情報として、上記縮小周囲境界線の複数の辺のうち上記第1の座標点と第2の座標点とが配置されている辺については上記縮小周囲境界線を縮退しないことを示す情報と、上記縮小周囲境界線の複数の辺のうち上記第1の座標点と第2の座標点とのいずれか一方の座標点が配置されている辺については辺上の座標点の内側に2つの仮想通信装置を配置して、配置した2つの仮想通信装置と上記辺上の座標点とを結ぶ縮退周囲境界線を生成することを示す情報とを記憶することを特徴とする請求項1または2記載の経路設計装置。 - 上記斜向座標グラフは、三角メッシュと四角メッシュと六角メッシュとのいずれかに対応する斜向座標のグラフであることを特徴とする請求項1または2記載の経路設計装置。
- 上記第1の位置情報と第2の位置情報とはそれぞれ、所定の電波強度を有する電波信号であり、
上記位置情報入力部は、上記第1の位置情報と第2の位置情報の少なくともいずれか一方の電波信号の強度を測定する電波強度測定部を備え、
上記通信範囲情報記憶部は、上記通信範囲情報を電波強度に対応させて記憶し、
上記斜向座標生成部は、上記電波強度測定部が測定した電波信号の強度に対応する通信範囲情報を上記通信範囲情報記憶部から取得し、取得した通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する
ことを特徴とする請求項1記載の経路設計装置。 - 上記第1の位置情報と第2の位置情報との少なくともいずれか一方は、位置情報を出力した無線通信装置の種類情報を有し、
上記通信範囲情報記憶部は、上記通信範囲情報を無線通信装置の種類情報に対応させて記憶し、
上記斜向座標生成部は、上記第1の位置情報と第2の位置情報との少なくともいずれか一方の位置情報の有する種類情報に対応する通信範囲情報を上記通信範囲情報記憶部から取得し、取得した通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する
ことを特徴とする請求項1記載の経路設計装置。 - 上記第1の位置情報と第2の位置情報との少なくともいずれか一方は、時刻を示す時刻情報を有し、
上記通信範囲情報記憶部は、上記通信範囲情報を時刻情報に対応させて記憶し、
上記斜向座標生成部は、上記第1の位置情報と第2の位置情報との少なくともいずれか一方の位置情報の有する時刻情報に対応する通信範囲情報を上記通信範囲情報記憶部から取得し、取得した通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する
ことを特徴とする請求項1記載の経路設計装置。 - 第1の無線通信装置と第2の無線通信装置との間のネットワーク経路を設計する経路設計方法において、
上記第1の無線通信装置と上記第2の無線通信装置の通信可能範囲を示す通信範囲情報を通信範囲情報記憶部に記憶する通信範囲情報記憶工程と、
上記第1の無線通信装置の位置を示す第1の位置情報と上記第2の無線通信装置の位置を示す第2の位置情報とを入力する位置情報入力工程と、
上記通信範囲情報記憶工程により記憶された通信範囲情報を上記通信範囲情報記憶部から取り出し、取り出した通信可能範囲を一目盛とする斜向座標グラフを生成する斜向座標生成工程と、
上記位置情報入力工程により入力された第1の位置情報と上記第2の位置情報とのそれぞれに対応する上記斜向座標生成工程により生成された斜向座標グラフ上の第1の座標点と第2の座標点とを求めて、求めた上記第1の座標点と第2の座標点とを上記斜向座標グラフ上に配置するとともに、配置した第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する配置処理工程と、
上記配置処理工程により斜向座標グラフ上に生成された周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して、上記第1の座標点と第2の座標点とを囲い込む範囲を縮小した縮小周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する周囲境界縮小工程と、
周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して周囲境界線を縮退させる縮退規則情報を縮退規則情報記憶部に記憶する縮退規則情報記憶工程と、
上記縮退規則情報記憶工程により記憶された縮退規則情報を上記縮退規則情報記憶部から取得し、取得した縮退規則情報に従い上記周囲境界縮小工程により上記斜向座標グラフ上に生成された縮小周囲境界線の内側に上記仮想通信装置を配置して配置した仮想通信装置を通過するように縮小周囲境界線を縮退して縮退周囲境界線を上記斜向座標グラフ上に生成する境界縮退工程と、
上記境界縮退工程により上記斜向座標グラフ上に生成された縮退周囲境界線と、上記第1の座標点と、上記第2の座標点と、上記境界縮退工程により配置された仮想通信装置の上記斜向座標グラフ上の位置とから上記ネットワーク経路を設計して経路設計情報を生成して出力する経路設計工程と
を有することを特徴とする経路設計方法。 - 第1の通信可能範囲をそれぞれ有する複数の無線通信装置間の接続を上記第1の通信可能範囲とは異なる第2の通信可能範囲を有する1つ以上の無線通信装置を介して行うネットワーク経路を設定する経路設計装置において、
上記第1の無線可能範囲を示す第1の通信範囲情報と、上記第2の無線可能範囲を示す第2の通信範囲情報とを記憶する通信範囲情報記憶部と、
上記第1の通信可能範囲をそれぞれ有する複数の無線通信装置から、各無線通信装置の位置を示す緯度情報と経度情報とを有する位置情報を入力する位置情報入力部と、
上記通信範囲情報記憶部が記憶する第1の通信範囲情報の示す通信可能範囲を多角形で表し、多角形の辺を共有させて多角形を隣接させて複数配置し、配置した複数の多角形の中心点同士を上記共有する辺を通過する線で結んで、上記複数の多角形の中心点ごとに中心点を通過する上記線を複数生成して、上記複数の多角形の中心点うち1つの中心点をグラフの原点として選択するとともに、選択した原点を通過する複数の線のうちx軸とする線とy軸とする線とをそれぞれ選択して、x軸に経度を距離に変換した値を示し、y軸に緯度を距離に変換した値を示した第1のグラフを生成する第1のグラフ生成部と、
上記通信範囲情報記憶部が記憶する第2の通信範囲情報の示す通信可能範囲を多角形で表し、多角形の辺を共有させて多角形を隣接させて複数配置し、配置した複数の多角形の中心点同士を上記共有する辺を通過する線で結んで、上記複数の多角形の中心点ごとに中心点を通過する上記線を複数生成して、上記複数の多角形の中心点うち1つの中心点をグラフの原点として選択するとともに、選択した原点を通過する複数の線のうちx軸とする線とy軸とする線とをそれぞれ選択して、x軸に経度を距離に変換した値を示し、y軸に緯度を距離に変換した値を示した第2のグラフを生成する第2のグラフ生成部と、
上記位置情報入力部が入力した複数の無線通信装置の各無線通信装置の位置情報に基づいて複数の無線通信装置毎の経度情報を距離に変換した値と緯度情報を距離に変換した値とを求め、求めた複数の無線通信装置毎の値から複数の無線通信装置毎の上記第1のグラフ上の各座標点を求めて、求めた各座標点を上記第1のグラフ上に配置する第1の配置処理部と、
上記第1の配置処理部が配置した第1のグラフ上の複数の座標点を所定の条件に基づいて分類して複数の座標点を含むクラスタを複数生成して、生成した複数のクラスタに含まれる複数の座標点を囲い込む周囲境界線を上記第1のグラフ上に生成するクラスタ生成部と、
上記クラスタ生成部が第1のグラフ上に生成した周囲境界線と第1のグラフと、上記第2のグラフ生成部が生成した第2のグラフとを入力して、入力した第1のグラフ上の複数のクラスタのうち1つのクラスタを選択して、選択したクラスタの周囲境界線の取り囲む範囲内に第2のグラフ上の原点が配置されるように上記第1のグラフに対して第2のグラフを配置して、配置した第2のグラフ上に上記選択したクラスタ以外の他のクラスタの周囲境界線を投射して、投射した各クラスタ毎に周囲境界線の取り囲む範囲に近い上記第2のグラフ上の多角形の中心点を各クラスタ毎に対応させ、各クラスタ毎に対応させた多角形の中心点と上記原点の座標点とを各クラスタに対応する上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点として、これらの座標点を囲い込む周囲境界線を上記第2のグラフ上に生成する第2の配置処理部と、
上記クラスタ生成部が第1のグラフ上に生成したクラスタ毎の周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して周囲境界線が囲い込む範囲を縮小したクラスタ毎の縮小周囲境界線を生成するとともに、上記第2の配置処理部が第2のグラフ上に生成した周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して周囲境界線が囲い込む範囲を縮小した第2のグラフ上の縮小周囲境界線を生成する周囲境界縮小部と、
クラスタ毎の縮小周囲境界線と第2のグラフ上の縮小周囲境界線とのそれぞれの縮小周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して周囲境界線を縮退させる縮退規則情報を記憶する縮退規則情報記憶部と、
上記縮退規則情報記憶部が記憶した縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小部が生成した第1のグラフ上のクラスタ毎の縮小周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して、配置した仮想通信装置を通過するようにクラスタ毎の縮小周囲境界線を縮退してクラスタ毎の縮退周囲境界線を上記第1のグラフ上に生成するとともに、上記縮退規則情報記憶部が記憶した縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小部が生成した第2のグラフ上の縮小周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して、配置した仮想通信装置を通過するように縮小周囲境界線を縮退して縮退周囲境界線を上記第2のグラフ上に生成する境界縮退部と、
上記境界縮退部が上記第1のグラフ上に生成したクラスタ毎の縮退周囲境界線と、各クラスタに含まれる複数の座標点と、上記境界縮退部が第1のグラフ上に配置した仮想通信装置の座標点とを有するクラスタ毎の経路設計情報を生成するとともに、上記境界縮退部が上記第2のグラフ上に生成した縮退周囲境界線と、上記第2の配置処理部が決定したクラスタ毎の第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点と、上記境界縮退部が第2のグラフ上に配置した仮想通信装置の座標点とを有する第2の通信可能範囲を有する無線通信装置の経路設計情報を生成する第1の経路設計部と、
上記第1の経路設計部が生成したクラスタ毎の経路設計情報が有する各クラスタに含まれる複数の座標点のうち2つの座標点を選択して、選択した2つの座標点それぞれと、上記第1の経路設計部が生成した第2の通信可能範囲を有する無線通信装置の経路設計情報が有するクラスタ毎の第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点とを接続する経路情報を、各クラスタ毎に生成して、生成した経路情報と、上記第1の経路設計部が生成したクラスタ毎の経路設計情報と、上記第1の経路設計部が生成した第2の通信可能範囲を有する無線通信装置の経路設計情報とに基づいて各クラスタ間を第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を介して接続するネットワーク経路情報を生成して出力する第2の経路設計部と
を備えたことを特徴とする経路設計装置。 - 上記第2の配置処理部は、上記第2のグラフの面を上記第1のグラフの面に対して垂直方向に所定の高さを有して平行に配置し、
上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置は、飛行体に搭載された通信局である
ことを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。 - 上記第2の配置処理部は、上記第1のグラフの面に対して上記第2のグラフの面を上記第2の通信可能範囲分の距離を有して同一平面上に配置し、
上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置は、地上局である
ことを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。 - 上記クラスタ生成部は、上記第1のグラフ上の複数の座標点を複数のクラスタに分類する条件として上記第1の通信可能範囲を1ホップとした場合のホップ数を記憶する分類条件記憶部と、
上記第1のグラフ上の複数の座標点毎に座標点を中心として中心から上記分類条件記憶部が記憶するホップ数の距離を有するエリアを上記第1のグラフ上に複数生成するエリア生成部と、
上記エリア生成部が生成した複数のエリアのうち隣接するエリアを同一のクラスタにして、上記第1の斜向グラフ上に生成した複数のエリアを複数のクラスタに分類するエリア分類部と
を備えることを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。 - 上記クラスタ毎の縮小周囲境界線と上記第2のグラフ上の縮小周囲境界線とはそれぞれ、複数の辺を有し、
上記周囲境界縮小部は、上記クラスタ毎の縮小周囲境界線を生成する場合は、クラスタ毎に各クラスタに含まれる複数の座標点のうち少なくとも1つの座標点が上記縮小周囲境界線上に配置されるように上記縮小周囲境界線を生成し、上記第2のグラフ上の縮小周囲境界線を生成する場合は、上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する複数の座標点のうち少なくとも1つの座標点が上記縮小周囲境界線上に配置されるように上記縮小周囲境界線を生成し、
上記縮退規則情報記憶部は、上記縮退規則情報として、上記縮小周囲境界線の複数の辺のうち上記第1の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点が複数配置されている辺と、上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点が複数配置されている辺については、上記縮小周囲境界線を縮退しないことを示す情報と、上記縮小周囲境界線の複数の辺のうち上記第1の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点が1つ配置されている辺と、上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点が1つ配置されている辺については、辺上の座標点の内側に2つの仮想通信装置を配置して、配置した2つの仮想通信装置と上記辺上の座標点とを結ぶ縮退周囲境界線を生成することを示す情報とを記憶することを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。 - 上記第1の通信範囲情報の示す通信可能範囲を表した多角形と、上記第2の通信範囲情報の示す通信可能範囲を表した多角形とは、六角形と四角形とのいずれかであることを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。
- 上記位置情報入力部が入力する各無線装置の位置情報のうち少なくとも1つの位置情報は、時刻を示す時刻情報を有し、
上記通信範囲情報記憶部は、上記第1の通信範囲情報を時刻情報に対応させて記憶し、
上記第1のグラフ生成部は、上記位置情報の有する時刻情報に対応する第1の通信範囲情報を上記通信範囲情報記憶部から取得し、取得した第1の通信範囲情報の示す通信可能範囲を一目盛とする第1のグラフを生成する
ことを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。 - 上記第2の配置処理部は、上記第2のグラフ上の複数の多角形の中心点ごとに各中心点を通過する複数の線が交差する点を頂点として、上記投射した周囲境界線の取り囲む範囲に上記第2のグラフ上の頂点が含まれないクラスタがある場合、上記投射したクラスタの周囲境界線の取り囲む範囲の中心点を求めて、求めた中心点に最も近い上記第2のグラフ上の多角形の中心点から上記投射したクラスタの周囲境界線の取り囲む範囲の中心点までの距離を、すべての投射したクラスタについて求め、求めた距離に基づいて全クラスタの平均を求め、求めた平均とクラスタ毎に求めた上記距離との差が一番大きいクラスタを選択して、選択したクラスタの周囲境界線の取り囲む範囲の中心点とその中心点に最も近い上記第2のグラフ上の多角形の中心点までの距離が上記平均に近くなるように上記第2のグラフの原点の上記第1のグラフに対する位置を移動して、選択したクラスタの周囲境界線の取り囲む範囲の中心点とその中心点に最も近い上記第2のグラフ上の多角形の中心点までの距離を調整する調整部を備える
ことを特徴とする請求項9記載の経路設計装置。 - 第1の通信可能範囲をそれぞれ有する複数の無線通信装置間の接続を上記第1の通信可能範囲とは異なる第2の通信可能範囲を有する1つ以上の無線通信装置を介して行うネットワーク経路を設定する経路設計装置の経路設計方法において、
上記第1の無線可能範囲を示す第1の通信範囲情報と、上記第2の無線可能範囲を示す第2の通信範囲情報とを通信範囲情報記憶部に記憶する通信範囲情報記憶工程と、
上記第1の通信可能範囲をそれぞれ有する複数の無線通信装置から、各無線通信装置の位置を示す緯度情報と経度情報とを有する位置情報を入力する位置情報入力工程と、
上記通信範囲情報記憶工程により通信範囲情報記憶部に記憶した第1の通信範囲情報の示す通信可能範囲を多角形で表し、多角形の辺を共有させて多角形を隣接させて複数配置し、配置した複数の多角形の中心点同士を上記共有する辺を通過する線で結んで、上記複数の多角形の中心点ごとに中心点を通過する上記線を複数生成して、上記複数の多角形の中心点うち1つの中心点をグラフの原点として選択するとともに、選択した原点を通過する複数の線のうちx軸とする線とy軸とする線とをそれぞれ選択して、x軸に経度を距離に変換した値を示し、y軸に緯度を距離に変換した値を示した第1のグラフを生成する第1のグラフ生成工程と、
上記通信範囲情報記憶工程により通信範囲情報記憶部に記憶した第2の通信範囲情報の示す通信可能範囲を多角形で表し、多角形の辺を共有させて多角形を隣接させて複数配置し、配置した複数の多角形の中心点同士を上記共有する辺を通過する線で結んで、上記複数の多角形の中心点ごとに中心点を通過する上記線を複数生成して、上記複数の多角形の中心点うち1つの中心点をグラフの原点として選択するとともに、選択した原点を通過する複数の線のうちx軸とする線とy軸とする線とをそれぞれ選択して、x軸に経度を距離に変換した値を示し、y軸に緯度を距離に変換した値を示した第2のグラフを生成する第2のグラフ生成工程と、
上記位置情報入力工程により入力した複数の無線通信装置の各無線通信装置の位置情報に基づいて複数の無線通信装置毎の経度情報を距離に変換した値と緯度情報を距離に変換した値とを求め、求めた複数の無線通信装置毎の値から複数の無線通信装置毎の上記第1のグラフ上の各座標点を求めて、求めた各座標点を上記第1のグラフ上に配置する第1の配置処理工程と、
上記第1の配置処理工程により配置した第1のグラフ上の複数の座標点を所定の条件に基づいて分類して複数の座標点を含むクラスタを複数生成して、生成した複数のクラスタに含まれる複数の座標点を囲い込む周囲境界線を上記第1のグラフ上に生成するクラスタ生成工程と、
上記クラスタ生成工程により第1のグラフ上に生成した周囲境界線と第1のグラフと、上記第2のグラフ生成工程により生成した第2のグラフとを入力して、入力した第1のグラフ上の複数のクラスタのうち1つのクラスタを選択して、選択したクラスタの周囲境界線の取り囲む範囲内に第2のグラフ上の原点が配置されるように上記第1のグラフに対して第2のグラフを配置して、配置した第2のグラフ上に上記選択したクラスタ以外の他のクラスタの周囲境界線を投射して、投射した各クラスタ毎に周囲境界線の取り囲む範囲に近い上記第2のグラフ上の多角形の中心点を各クラスタ毎に対応させ、各クラスタ毎に対応させた多角形の中心点と上記原点の座標点とを各クラスタに対応する上記第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点として、これらの座標点を囲い込む周囲境界線を上記第2のグラフ上に生成する第2の配置処理工程と、
上記クラスタ生成工程により第1のグラフ上に生成したクラスタ毎の周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して周囲境界線が囲い込む範囲を縮小したクラスタ毎の縮小周囲境界線を生成するとともに、上記第2の配置処理工程により第2のグラフ上に生成した周囲境界線を周囲境界線の内側に移動して周囲境界線が囲い込む範囲を縮小した第2のグラフ上の縮小周囲境界線を生成する周囲境界縮小工程と、
クラスタ毎の縮小周囲境界線と第2のグラフ上の縮小周囲境界線とのそれぞれの縮小周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して周囲境界線を縮退させる縮退規則情報を縮退規則情報記憶部に記憶する縮退規則情報記憶工程と、
上記縮退規則情報記憶工程により縮退規則情報記憶部が記憶した縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小工程により生成した第1のグラフ上のクラスタ毎の縮小周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して、配置した仮想通信装置を通過するようにクラスタ毎の縮小周囲境界線を縮退してクラスタ毎の縮退周囲境界線を上記第1のグラフ上に生成するとともに、上記縮退規則情報記憶工程により縮退規則情報記憶部に記憶した縮退規則情報に従い、上記周囲境界縮小工程により生成した第2のグラフ上の縮小周囲境界線の内側に仮想通信装置を配置して、配置した仮想通信装置を通過するように縮小周囲境界線を縮退して縮退周囲境界線を上記第2のグラフ上に生成する境界縮退工程と、
上記境界縮退工程により上記第1のグラフ上に生成したクラスタ毎の縮退周囲境界線と、各クラスタに含まれる複数の座標点と、上記境界縮退工程により第1のグラフ上に配置した仮想通信装置の座標点とを有するクラスタ毎の経路設計情報を生成するとともに、上記境界縮退工程により上記第2のグラフ上に生成した縮退周囲境界線と、上記第2の配置処理工程により決定したクラスタ毎の第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点と、上記境界縮退工程により第2のグラフ上に配置した仮想通信装置の座標点とを有する第2の通信可能範囲を有する無線通信装置の経路設計情報を生成する第1の経路設計工程と、
上記第1の経路設計工程により生成したクラスタ毎の経路設計情報が有する各クラスタに含まれる複数の座標点のうち2つの座標点を選択して、選択した2つの座標点それぞれと、上記第1の経路設計工程により生成した第2の通信可能範囲を有する無線通信装置の経路設計情報が有するクラスタ毎の第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を配置する座標点とを接続する経路情報を、各クラスタ毎に生成して、生成した経路情報と、上記第1の経路設計工程により生成したクラスタ毎の経路設計情報と、上記第1の経路設計工程により生成した第2の通信可能範囲を有する無線通信装置の経路設計情報とに基づいて各クラスタ間を第2の通信可能範囲を有する無線通信装置を介して接続するネットワーク経路情報を生成して出力する第2の経路設計工程と
を有することを特徴とする経路設計方法。
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