JP2007184827A - 無線装置およびそれを用いた無線ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制可能な無線装置を提供する。
【解決手段】無線装置３６が無線装置３２−無線装置３９間、無線装置３５−無線装置３９間および無線装置３８−無線装置３７間で無線通信を中継しているとき、自己における単位時間当たりのパケット送信量Ｗを検出し、その検出したパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達すると、無線通信の中継を許可する無線装置３２，３８のＩＰアドレスをＨｅｌｌｏパケットに含めてブロードキャストする。無線装置３５は、Ｈｅｌｌｏパケットに基づいて、自己が無線通信の中継を許可されていない無線装置であることを検知し、無線装置３６以外の無線装置を隣接無線装置として送信先までの新たな経路を確立する。
【選択図】図１

Description

この発明は、無線装置およびそれを用いた無線ネットワークシステムに関し、特に、マルチホップ通信によって無線通信が送信元と送信先との間で行なわれる無線ネットワークを構成する無線装置およびそれを備えた無線ネットワークシステムに関するものである。

アドホックネットワークは、複数の無線装置が相互に通信を行なうことによって自律的、かつ、即時的に構築されるネットワークである。アドホックネットワークでは、通信する２つの無線装置が互いの通信エリアに存在しない場合、２つの無線装置の中間に位置する無線装置がルータとして機能し、データパケットを中継するので、広範囲のマルチホップネットワークを形成することができる。

マルチホップ通信をサポートする動的なルーティングプロトコルとしては、テーブル駆動型プロトコルとオンデマンド型プロトコルとがある。テーブル駆動型プロトコルは、定期的に経路に関する制御情報の交換を行ない、予め経路表を構築しておくものであり、ＦＳＲ（Ｆｉｓｈ−ｅｙｅ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）、ＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）およびＴＢＲＰＦ（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｖｅｒｓｅ−Ｐａｔｈ Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ）等が知られている。

また、オンデマンド型プロトコルは、データ送信の要求が発生した時点で、初めて宛先までの経路を構築するものであり、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）およびＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）等が知られている。

そして、従来のアドホックネットワークにおいては、送信元から送信先へデータ通信を行なう場合、送信元から送信先までのホップ数ができる限り少なくなるように通信経路が決定される（非特許文献１）。
Guangyu Pei, at al, "Fisheye state routing: a routing scheme for ad hoc wireless networks", ICC2000. Commun., Volume 1, pp70-74, L.A., June 2000.

しかし、アドホックネットワークにおいては、送信元と送信先との間の複数個の無線通信が同じ中継器を介して行なわれることもあり、複数のトラフィックが１個の中継器へ集中することがある。

そこで、複数のトラフィックが１個の中継器へ集中した場合の問題について考えてみる。図２０は、複数のトラフィックが１個の中継器へ集中したときの影響を調べるための実験における無線装置の配置図である。図２０において、無線装置（１）〜（５）は、建物内の部屋に設置されており、中継器Ｒは、建物内の廊下に設置されている。

そして、図２０において、左側の部屋に設置された無線装置（１）は、中継器Ｒを介して右側の部屋に設置された無線装置（１）と双方向の無線通信を行なう。無線装置（２）〜（５）についても同様である。このように、無線装置（１）〜（５）は、中継器Ｒを介して同じ番号を有する無線装置と双方向の無線通信を行なう。この場合、アプリケーションとしてＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いた。

無線装置（１）〜（５），Ｒは、部屋または廊下に設置されているため、ＶｏＩＰによる無線通信は、静的なルートを介して行なわれる。そして、同じ番号同士（例えば、無線装置（１）−無線装置（１））の無線通信を１セッションとし、セッション数を１〜５に増加させたときの通信特性の変化を調べた。

図２１は、平均パケットエラー率および平均遅延時間とセッション数との関係を示す図である。図２１において、縦軸は、中継器Ｒにおける平均パケットエラー率および平均遅延時間を表し、横軸は、中継器Ｒが中継するセッション数を表す。また、図２１において、棒グラフは、平均パケットエラー率を表し、折れ線グラフは、平均遅延時間を表す。

図２１に示す結果から、中継器Ｒが中継するセッション数が“３”を超えると、平均パケットエラー率および平均遅延時間が増加し始める。これは、８０２．１１ＭＡＣプロトコルのＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）により、３セッション分のトラフィックが中継器Ｒに集中すると、中継器Ｒにおいて送信データのバッファリングが開始されるためである。

より具体的には、送信元の無線装置（無線装置（１）〜（５）のいずれか）が片方向に毎秒Ｍ個のパケットを生成するような双方向セッションがＮセッション存在すると仮定する。そして、これらの全てのトラフィックが１つの中継器Ｒに集中すると、中継器Ｒが１秒当りに転送しなければならないパケット数は、Ｎ（セッション）×２（双方向）×Ｍ（個／秒）となる。

図２２は、最大待ち時間および転送時間間隔とセッション数との関係を示す図である。図２２において、縦軸は、中継器Ｒにおける最大待ち時間および転送時間間隔を表し、横軸は、中継器Ｒが中継するセッション数を表す。また、図２２において、実線は、最大待ち時間を表し、点線は、転送時間間隔を表す。

中継器Ｒが、１秒当り、２ＮＭ個のパケットを転送するとき、中継器Ｒがパケットを送信する時間間隔は、この値（＝２ＮＭ）の逆数となる（図２２の点線）。

しかし、ＣＳＭＡ／ＣＡのメカニズムにより、同一電波範囲内の複数の無線装置は、同時に通信できないため、１パケット当りの典型的な通信時間をＴとすると、中継器Ｒが中継パケットを送信するまでに待たなければならない最大待ち時間は、Ｔ×２Ｎとなる（図２２の実線）。

従って、図２２に示す２つの線が交差するところで、中継器Ｒにおいて転送データのバッファリングが生じる可能性があり、これが、中継器Ｒにおける遅延時間およびパケットロスを増加させる。すなわち、１つの中継器Ｒが複数のトラフィックを中継する場合、中継器Ｒにおいてパケットロスおよび遅延時間を増加させるという問題がある。

次に、異なるルーティングプロトコルを用いて同様な実験を行なった。図２３は、異なるルーティングプロトコルを用いた実験における無線装置の配置図である。また、図２４は、遅延時間とセッション数との関係を示す図である。更に、図２５は、パケットエラー率とセッション数との関係を示す図である。

図２３における配置図は、中継器として２個の中継器Ｒ１，Ｒ２を廊下に配置している点が図２０に示す配置図と異なる点であり、その他は、図２０に示す配置図と同じである。

また、図２４において、縦軸は、中継器における遅延時間を表し、横軸は、セッション数を表す。更に、図２５において、縦軸は、パケットエラー率を表し、横軸は、セッション数を表す。更に、図２４および図２５において、実線は、ルーティングプロトコルとしてＯＳＬＲを用いた場合を示し、点線は、ルーティングプロトコルとしてＦＳＲを用いた場合を示す。

図２４および図２５に示す結果から、ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲおよびＦＳＲのいずれを用いても、セッション数が増加すると、遅延時間およびパケットエラー率が増加する。また、リンクの信頼性を高めるため、双方向リンクのみを採用するＯＳＬＲの方が、ＦＳＲよりも少ないセッション数で遅延時間およびパケットエラー率が増加している。

これは、ＯＬＳＲが使用されているとき、１つの通信に関して上りリンクおよび下りリンクの両方が同一の中継器（中継器Ｒ１，Ｒ２のいずれか）を使用することが最大の原因である。

このように、ルーティングプロトコルの違いによって遅延時間およびパケットエラー率が増加し始めるセッション数に若干の違いがあるものの、複数のセッションが存在する通信環境においては、中継器における遅延時間およびパケットエラー率が増加するという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制可能な無線装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制可能な無線装置を備えた無線ネットワークシステムを提供することである。

この発明によれば、無線装置は、送信元と送信先との間で無線通信を中継する無線装置であって、検出手段と、通信制御手段とを備える。検出手段は、無線通信の通信負荷を検出する。通信制御手段は、検出手段によって検出された通信負荷がしきい値以上に達すると、通信負荷がしきい値よりも小さくなるように無線通信の中継を他の無線装置へ分散させる分散処理を行なう。

好ましくは、通信負荷は、単位時間当たりの送信量またはパケットの送信時間間隔である。

好ましくは、送信量は、当該無線装置が単位時間当たりに送信する送信パケット数と、当該無線装置が単位時間当たりに転送する転送パケット数との和である。

好ましくは、通信制御手段は、検出手段によって検出された通信負荷がしきい値以上に達すると、当該無線装置による無線通信の中継を許可する無線装置を当該無線装置に隣接する隣接無線装置へ知らせる。

好ましくは、通信制御手段は、検出手段によって検出された通信負荷がしきい値以上に達すると、当該無線装置による無線通信の中継を許可する無線装置のアドレスを隣接無線装置へ送信する。

好ましくは、通信制御手段は、検出手段によって検出された通信負荷がしきい値以上に達すると、当該無線装置による無線通信の中継を許可する無線装置以外の無線装置からの経路要求を無視する。

また、この発明によれば、無線ネットワークシステムは、マルチホップ通信によって無線通信が送信元と送信先との間で行なわれる無線ネットワークシステムであって、第１および第２の無線装置を備える。第１の無線装置は、送信元と送信先との間で無線通信を中継する。第２の無線装置は、第１の無線装置に隣接する。そして、第１の無線装置における通信負荷がしきい値以上に達すると、通信負荷がしきい値よりも小さくなるように無線通信の中継を他の無線装置へ分散させる分散処理が行なわれる。

好ましくは、第１の無線装置は、通信負荷がしきい値以上に達すると、自己による無線通信の中継を許可する所定の無線装置を第２の無線装置へ通知する。第２の無線装置は、自己が所定の無線装置以外であるとき、第１の無線装置以外の無線装置との間で無線通信を行なう。

好ましくは、第２の無線装置は、自己が所定の無線装置以外であるとき、自己に隣接する隣接無線装置から第１の無線装置を除外して送信先までの経路を示すルーティングテーブルを更新し、その更新したルーティングテーブルに従って無線通信を行なう。

好ましくは、第２の無線装置は、自己が所定の無線装置以外であるとき、第１の無線装置が無線通信の中継を拒否していることを示す中継拒否フラグを隣接無線装置を示す隣接装置リストに書き込むとともに、隣接装置リストにおいて中継拒否フラグが書き込まれていない隣接無線装置を用いてルーティングテーブルを更新する。

好ましくは、第１の無線装置は、通信負荷がしきい値以上に達すると、自己による無線通信の中継を許可する所定の無線装置を第２の無線装置へ通知する。第２の無線装置は、自己が所定の無線装置であるとき、第１の無線装置を介して行なわれている無線通信の送信先と異なる送信先へ無線通信を中継する経路を第１の無線装置以外の無線装置を隣接無線装置とする経路に変更して送信先までの経路を示すルーティングテーブルを更新し、その更新したルーティングテーブルに従って無線通信を中継する。

好ましくは、第１の無線装置は、通信負荷がしきい値以上に達すると、第２の無線装置のうちの所定の無線装置以外の無線装置からの経路要求を無視する。

好ましくは、通信負荷は、単位時間当たりの送信量またはパケットの送信時間間隔である。

好ましくは、送信量は、第１の無線装置が単位時間当たりに送信する送信パケット数と、第１の無線装置が単位時間当たりに転送する転送パケット数との和である。

この発明においては、送信元と送信先との間で無線通信を中継する無線装置における通信負荷がしきい値以上に達すると、通信負荷がしきい値よりも小さくなるように無線通信の中継を他の無線装置へ分散させる。

したがって、この発明によれば、無線通信を中継する無線装置における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による無線装置を用いた無線ネットワークシステム１００の概略図である。無線ネットワークシステム１００は、無線装置３１〜４３を備える。無線装置３１〜４３は、無線通信空間に配置される。アンテナ５１〜６３は、それぞれ、無線装置３１〜４３に装着される。

例えば、無線装置３１から無線装置４２へデータを送信する場合、無線装置３２，３５〜４１は、無線装置３１からのデータを中継して無線装置４２へ届ける。

この場合、無線装置３１は、各種の経路を介して無線装置４２との間で無線通信を行なうことができる。即ち、無線装置３１は、無線装置３７，４１を介して無線装置４２との間で無線通信を行なうことができ、無線装置３２，３６，３９を介して無線装置４２との間で無線通信を行なうこともでき、無線装置３２，３５，３８，４０を介して無線装置４２との間で無線通信を行なうこともできる。

即ち、無線装置３１は、無線装置３７，４１または無線装置３２，３６，３９または無線装置３２，３５，３８，４０を中継器として無線装置４２との間で無線通信を行なう。

従って、無線ネットワークシステム１００は、マルチホップ通信によって送信元と送信先との間で無線通信を行なうマルチホップネットワークシステムである。

このようなマルチホップネットワークシステムにおいては、複数のトラフィックが１つの中継器に集中することがある。例えば、無線装置３１が無線装置３２，３６，３９を介して無線装置４２と双方向の無線通信を行ない、無線装置３３が無線装置３５，３６，４１を介して無線装置４３と双方向の無線通信を行なっている場合、４個のトラフィックが中継器としての無線装置３６に集中する。

そこで、以下においては、無線ネットワークシステム１００において複数の無線通信が行なわれている場合に、中継器における遅延時間およびパケットエラー率を低減して送信元と送信先との間で無線通信を行なう方法について説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１においては、送信元と送信先との間で通信経路を確立するプロトコルとしてＯＬＳＲプロトコルを用いる。このＯＬＳＲプロトコルは、テーブル駆動型のルーティングプロトコルであり、ＨｅｌｌｏメッセージおよびＴＣ（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）メッセージを用いて経路情報を交換し、ルーティングテーブルを作成するプロトコルである。

図２は、図１に示す無線装置３１の構成を示す実施の形態１における概略ブロック図である。無線装置３１は、アンテナ１１と、入力部１２と、出力部１３と、ユーザアプリケーション１４と、通信制御部１５とを含む。

アンテナ１１は、図１に示すアンテナ５１〜６３の各々を構成する。そして、アンテナ１１は、無線通信空間を介して他の無線装置からデータを受信し、その受信したデータを通信制御部１５へ出力するとともに、通信制御部１５からのデータを無線通信空間を介して他の無線装置へ送信する。

入力部１２は、無線装置１の操作者が入力したメッセージおよびデータの宛先を受付け、その受付けたメッセージおよび宛先をユーザアプリケーション１４へ出力する。出力部１３は、ユーザアプリケーション１４からの制御に従ってメッセージを表示する。

ユーザアプリケーション１４は、入力部１２からのメッセージおよび宛先に基づいてデータを生成して通信制御部１５へ出力する。

通信制御部１５は、ＡＲＰＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｊｅｃｔｓ Ａｇｅｎｃｙ）インターネット階層構造に従って、通信制御を行なう複数のモジュールからなる。即ち、通信制御部１５は、無線インターフェースモジュール１６と、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）モジュール１７と、バッファ１８と、ＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）モジュール１９と、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）モジュール２０と、ルーティングテーブル２１と、ＴＣＰモジュール２２と、ＵＤＰモジュール２３と、ルーティングデーモン２４とからなる。

無線インターフェースモジュール１６は、物理層に属し、所定の規定に従って送信信号または受信信号の変復調を行なうとともに、アンテナ１１を介して信号を送受信する。

ＭＡＣモジュール１７は、ＭＡＣ層に属し、ＭＡＣプロトコルを実行して、以下に述べる各種の機能を実行する。

即ち、ＭＡＣモジュール１７は、ルーティングデーモン２４から受けたＨｅｌｌｏパケットを無線インターフェースモジュール１６を介してブロードキャストする。

また、ＭＡＣモジュール１７は、データ（パケット）の再送制御等を行なう。

バッファ１８は、データリンク層に属し、パケットを一時的に格納する。

ＬＬＣモジュール１９は、データリンク層に属し、ＬＬＣプロトコルを実行して隣接する無線装置との間でリンクの接続および解放を行なう。

ＩＰモジュール２０は、インターネット層に属し、ＩＰパケットを生成する。ＩＰパケットは、ＩＰヘッダと、上位のプロトコルのパケットを格納するためのＩＰデータ部とからなる。そして、ＩＰモジュール２０は、ＴＣＰモジュール２２またはＵＤＰモジュール２３からデータを受けると、その受けたデータをＩＰデータ部に格納してＩＰパケットを生成する。

そうすると、ＩＰモジュール２０は、ルーティングテーブル２１を検索し、生成したＩＰパケットを送信するための経路を決定する。そして、ＩＰモジュール２０は、ＩＰパケットをＬＬＣモジュール１９へ送信し、決定した経路に沿ってＩＰパケットを送信先へ送信する。

また、ＩＰモジュール２０は、ルーティングテーブル２１に格納された経路のうちのある経路を用いて無線通信が行なわれた場合、その無線通信のコピーであるルーティングテーブル２１のキャッシュを作成し、その作成したキャッシュをメモリ（図示せず）に保持する。

ルーティングテーブル２１は、インターネット層に属し、後述するように、各送信先に対応付けて経路情報を格納する。

ルーティングデーモン２４は、プロセス／アプリケーション層に属し、他の通信制御モジュールの実行状態を監視するとともに、他の通信制御モジュールからのリクエストを処理する。

また、ルーティングデーモン２４は、ルーティングテーブル２１に格納された経路のうちのある経路を用いて無線通信が行なわれた場合における無線通信のコピーであるルーティングテーブル２１のキャッシュを参照して、自己が搭載された無線装置３１における単位時間当たりのパケット送信量を演算する。なお、この演算したパケット送信量は、無線装置３１が他の無線装置から受信して転送する単位時間当たりのパケット数と、無線装置３１が送信を開始する単位時間当たりのパケット数との和からなる。

そして、ルーティングデーモン２４は、演算したパケット送信量がしきい値以上に達すると、後述する方法によって、無線装置３１による無線通信の中継を許可する無線装置を決定し、その決定した無線装置のＩＰアドレスを含むＨｅｌｌｏパケットを生成してブロードキャストする。

更に、ルーティングデーモン２４は、最適な経路を算出してルーティングテーブル２１をインターネット層に動的に作成する。

更に、ルーティングデーモン２４は、無線通信の中継を許可する無線装置のＩＰアドレスを含むＨｅｌｌｏパケットを他の無線装置から受信し、その受信したＨｅｌｌｏパケットに含まれるＩＰアドレスが無線装置３１のＩＰアドレスと不一致である場合、後述する方法によって、そのＨｅｌｌｏパケットを送信した無線装置を中継器から除外して無線通信を行なうように各モジュールを制御する。

更に、ルーティングデーモン２４は、無線ネットワークシステム１００における経路情報を他の無線装置へ送信するとき、隣接する無線装置に関する情報等の各種のメッセージを含むＨｅｌｌｏパケットを作成し、その作成したＨｅｌｌｏパケットをブロードキャストする。

なお、図１に示す無線装置３２〜４３の各々も、図２に示す無線装置３１の構成と同じ構成からなる。

図３は、ＯＬＳＲプロトコルにおけるパケットＰＫＴの構成図である。パケットＰＫＴは、パケットヘッダＰＨＤと、メッセージヘッダＭＨＤ１，ＭＨＤ２，・・・とからなる。なお、パケットＰＫＴは、ＵＤＰモジュール２３のポート番号６９８番を使用して送受信される。

パケットヘッダＰＨＤは、パケット長と、パケットシーケンス番号とからなる。パケット長は、１６ビットのデータからなり、パケットのバイト数を表す。また、パケットシーケンス番号は、１６ビットのデータからなり、どのパケットが新しいかを区別するために用いられる。そして、パケットシーケンス番号は、新しいパケットが生成される度に“１”づつ増加される。従って、パケットシーケンス番号が大きい程、そのパケットＰＫＴが新しいことを示す。

メッセージヘッダＭＨＤ１，ＭＨＤ２，・・・の各々は、メッセージタイプと、有効時間と、メッセージサイズと、発信元アドレスと、ＴＴＬと、ホップ数と、メッセージシーケンス番号と、メッセージとからなる。

メッセータイプは、８ビットのデータからなり、メッセージ本体に書かれたメッセージの種類を表し、０〜１２７は、予約済みである。有効時間は、８ビットのデータからなり、受信後に、このメッセージを管理しなければならない時間を表す。そして、有効時間は、仮数部と、指数部とからなる。

メッセージサイズは、１６ビットのデータからなり、メッセージの長さを表す。発信元アドレスは、３２ビットのデータからなり、メッセージを生成した無線装置を表す。ＴＴＬは、８ビットのデータからなり、メッセージが転送される最大ホップ数を指定する。そして、ＴＴＬは、メッセージが転送される時に”１”づつ減少される。そして、ＴＴＬが“０”か“１”である場合、メッセージは、転送されない。ホップ数は、８ビットのデータからなり、メッセージの生成元からのホップ数を表す。そして、ホップ数は、最初、“０”に設定され、転送される毎に“１”づつ増加される。メッセージシーケンス番号は、１６ビットのデータからなり、各メッセージに割当てられる識別番号を表す。そして、メッセージシーケンス番号は、メッセージが作成される毎に、“１”づつ増加される。メッセージは、送信対象のメッセージである。

ＯＬＳＲプロトコルにおいては、各種のメッセージが図３に示す構成のパケットＰＫＴを用いて送受信される。

図４は、図２に示すルーティングテーブル２１の構成図である。ルーティングテーブル２１は、送信先、次の無線装置およびホップ数からなる。送信先、次の無線装置およびホップ数は、相互に対応付けられている。“送信先”は、送信先の無線装置のＩＰアドレスを表す。“次の無線装置”は、送信先にパケットＰＫＴを送信するときに、次に送信すべき無線装置のＩＰアドレスを表す。“ホップ数”は、送信先までのホップ数を表す。例えば、図１において、無線装置３１−無線装置３２−無線装置３６−無線装置３９−無線装置４２の経路によって無線装置３１と無線装置４２との間で無線通信が行なわれる場合、無線装置３２のルーティングテーブル２１のホップ数には、“４”が格納される。

図５は、隣接装置リストの構成図である。隣接装置リストＮＢＬは、インデックス（Ｉｎｄｅｘ）と、隣の無線装置と、中継拒否フラグとからなる。インデックス、隣の無線装置および中継拒否フラグは、相互に対応付けられる。隣の無線装置は、無線通信を行なう場合、パケットを次に送信すべき無線装置のＩＰアドレスからなる。中継拒否フラグには、オン（ＯＮ）またはオフ（ＯＦＦ）が格納される。そして、オン（ＯＮ）は、無線通信の中継を拒否していることを表し、オフ（ＯＦＦ）は、無線通信の中継を拒否していないことを表す。

ＯＬＳＲプロトコルに従ったルーティングテーブル２１の作成について詳細に説明する。無線装置３１〜４３は、ルーティングテーブル２１を作成する場合、ＨｅｌｌｏメッセージおよびＴＣメッセージを送受信する。

Ｈｅｌｌｏメッセージは、各無線装置３１〜４３が有する情報の配信を目的として、定期的に送信される。このＨｅｌｌｏメッセージを受信することによって、各無線装置３１〜４３は、周辺の無線装置に関する情報を収集でき、自己の周辺にどのような無線装置が存在するのかを認識する。

ＯＬＳＲプロトコルにおいては、各無線装置３１〜４３は、ローカルリンク情報を管理する。そして、Ｈｅｌｌｏメッセージは、このローカルリンク情報の構築および送信を行なうためのメッセージである。ローカルリンク情報は、「リンク集合」、「隣接無線装置集合」、「２ホップ隣接無線装置集合とそれらの無線装置へのリンク集合」、「ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｒｅｌａｙ）集合」、および「ＭＰＲセレクタ集合」を含む。

リンク集合は、直接的に電波が届く無線装置（隣接無線装置）の集合へのリンクのことであり、各リンクは２つの無線装置間のアドレスの組の有効時間によって表現される。なお、有効時間は、そのリンクが単方向なのか双方向なのかを表すためにも利用される。

隣接無線装置集合は、各隣接無線装置のアドレス、およびその無線装置の再送信の積極度（Ｗｉｌｌｉｎｇｎｅｓｓ）等によって構成される。２ホップ隣接無線装置集合は、隣接無線装置に隣接する無線装置の集合を表す。

ＭＰＲ集合は、ＭＰＲとして選択された無線装置の集合である。なお、ＭＰＲとは、各パケットＰＫＴを無線ネットワークシステム１００の全ての無線装置３１〜４３へ送信する場合、各無線装置３１〜４３が１つのパケットＰＫＴを１回だけ送受信することによってパケットＰＫＴを全ての無線装置３１〜４３へ送信できるように中継無線装置を選択することである。

ＭＰＲセレクタ集合は、自己をＭＰＲとして選択した無線装置の集合を表す。

ローカルリンク情報が確立される過程は、概ね、次のようになる。Ｈｅｌｌｏメッセージは、初期の段階では、各無線装置３１〜４３が自己の存在を知らせるために、自己のアドレスが入ったＨｅｌｌｏメッセージを隣接する無線装置へ送信する。これを、無線装置３１〜４３の全てが行ない、各無線装置３１〜４３は、自己の周りにどのようなアドレスを持った無線装置が存在するのかを把握する。このようにして、リンク集合および隣接無線装置集合が構築される。

そして、構築されたローカルリンク情報は、再び、Ｈｅｌｌｏメッセージによって定期的に送り続けられる。これを繰返すことによって、各リンクが双方向であるのか、隣接無線装置の先にどのような無線装置が存在するのかが徐々に明らかになって行く。各無線装置３１〜４３は、このように徐々に構築されたローカルリンク情報を蓄える。

更に、ＭＰＲに関する情報も、Ｈｅｌｌｏメッセージによって定期的に送信され、各無線装置３１〜４３へ告知される。各無線装置３１〜４３は、自己が送信するパケットＰＫＴの再送信を依頼する無線装置として、いくつかの無線装置をＭＰＲ集合として隣接無線装置の中から選択している。そして、このＭＰＲ集合に関する情報は、Ｈｅｌｌｏメッセージによって隣接する無線装置へ送信されるので、このＨｅｌｌｏメッセージを受信した無線装置は、自己がＭＰＲとして選択してきた無線装置の集合を「ＭＰＲセレクタ集合」として管理する。このようにすることにより、各無線装置３１〜４３は、どの無線装置から受信したパケットＰＫＴを再送信すればよいのかを即座に認識できる。

Ｈｅｌｌｏメッセージの送受信により各無線装置３１〜４３において、ローカルリンク集合が構築されると、無線ネットワークシステム１００全体のトポロジーを知らせるためのＴＣメッセージが無線装置３１〜４３へ送信される。このＴＣメッセージは、ＭＰＲとして選択されている全ての無線装置によって定期的に送信される。そして、ＴＣメッセージは、各無線装置とＭＰＲセレクタ集合との間のリンクを含んでいるため、無線ネットワークシステム１００の全ての無線装置３１〜４３は、全てのＭＰＲ集合および全てのＭＰＲセレクタ集合を知ることができ、全てのＭＰＲ集合および全てのＭＰＲセレクタ集合に基づいて、無線ネットワークシステム１００全体のトポロジーを知ることができる。各無線装置３１〜４３は、無線ネットワークシステム１００全体のトポロジーを用いて最短路を計算し、それに基づいて経路表を作成する。

なお、各無線装置３１〜４３は、Ｈｅｌｌｏメッセージとは別に、ＴＣメッセージを頻繁に交換する。そして、ＴＣメッセージの交換にも、ＭＰＲが利用される。

各無線装置３１〜４３のＵＤＰモジュール２３は、上述したＨｅｌｌｏメッセージおよびＴＣメッセージを送受信し、ルーティングデーモン２４は、ＵＤＰモジュール２３が受信したＨｅｌｌｏメッセージおよびＴＣメッセージに基づいて無線ネットワークシステム１００全体のトポロジーを認識し、その無線ネットワークシステム１００全体のトポロジーに基づいて、最短路を計算し、それに基づいて、図４に示すルーティングテーブル２１を動的に作成する。

無線ネットワークシステム１００においては、送信元と送信先との間で無線通信を中継する無線装置におけるパケットの送信量（単位時間当たりの送信量）がしきい値以上に達した場合、中継器として機能する無線装置における遅延時間およびパケットエラー率を低減するために、トラフィックの分散処理を行なう。

そこで、トラフィックの分散処理について説明する。この場合、無線装置３１が無線装置３１−無線装置３２−無線装置３６−無線装置３９−無線装置４２からなる経路を用いて無線装置４２と無線通信を行なっており、無線装置３８が無線装置３８−無線装置３６−無線装置３７からなる経路を用いて無線装置３７と無線通信を行なっており、無線装置３３が無線装置３３−無線装置３５−無線装置３６−無線装置４１−無線装置４３からなる経路を用いて無線装置４３と無線通信を行なっている場合に、３つの無線通信の中継器となる無線装置３６の動作を中心にしてトラフィックの分散処理について説明する。

（分散処理の第１の方法）
図６は、ルーティングテーブル２１のキャッシュの一例を示す図である。なお、図６に示すキャッシュＣＡＣＨＥは、ルーティングテーブル２１の実際のキャッシュを構成する項目のうち、本発明に関連のある項目のみを構成要素としている。

ルーティングテーブル２１のキャッシュＣＡＣＨＥは、Ｉｆａｃｅと、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎと、Ｕｓｅと、Ｓｏｕｒｃｅとを含む。Ｉｆａｃｅは、インターフェースを表し、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎは、送信先を表し、Ｕｓｅは、単位時間当たりのパケット送信量を表し、Ｓｏｕｒｃｅは、送信元を表す。

また、キャッシュＣＡＣＨＥは、無線装置３６におけるルーティングテーブル２１のキャッシュであり、ｅｔｈ１は、イーサネット（「イーサネット」は、登録商標である）を表し、アドレス“４００９０００Ａ”は、無線装置３９を表し、アドレス“３Ｅ０９０Ｃ０Ａ”は、無線装置３２を表し、アドレス“９Ｆ０９０Ｃ０Ａ”は、無線装置３７を表し、アドレス“９９０９０Ｄ０Ａ”は、無線装置３８を表し、アドレス“９９０９０Ｃ０Ｂ”は、無線装置４１を表し、アドレス“９９０９０Ｃ０Ａ”は、無線装置３５を表すものとする。

図７は、無線ネットワークシステム１００におけるトラフィックの分散処理の概念図である。また、図８は、図７に示す無線装置３５が保持する隣接装置リストを示す図であり、図９は、図７に示す無線装置３５が保持するルーティングテーブルを示す図である。

無線ネットワークシステム１００において第１の方法によってトラフィックの分散処理が行なわれる前、無線装置３６は、無線装置３２と無線装置３９との間でパケットを中継し、無線装置３８と無線装置３７との間でパケットを中継し、更に、無線装置３５と無線装置４１との間でパケットを中継している（図７の（ａ）参照）。

また、無線装置３５は、隣接装置リストＮＢＬ１（図８の（ａ）参照）およびルーティングテーブル２１Ａ（図９の（ａ）参照）を保持している。

このような状況において、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、ルーティングテーブル２１のキャッシュＣＡＣＨＥ（図６参照）を参照して、無線装置３１−無線装置４２間の無線通信において無線装置３６が中継するパケット送信量（＝２０８２３個／秒）と、無線装置３８−無線装置３７間の無線通信において無線装置３６が中継するパケット送信量（＝７１２２個／秒）と、無線装置３３−無線装置４３間の無線通信において無線装置３６が中継するパケット送信量（＝６４０個／秒）との和Ｗ（＝２８５８５個／秒）を演算する。この場合、無線装置３１−無線装置４２間の無線通信におけるパケット送信量（＝２０８２３個／秒）と、無線装置３８−無線装置３７間の無線通信におけるパケット送信量（＝７１２２個／秒）との和（＝２７９４５個／秒）は、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率が増加しない最大限の単位時間当たりのパケット送信量（個／秒）であるしきい値Ｗｔｈに達しないものとする。

そして、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、その演算したパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したか否かを判定し、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したと判定したとき、キャッシュＣＡＣＨＥを参照して、中継を許可する無線装置を決定する。

より具体的には、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、無線装置３２，３８を中継を許可する無線装置として決定する。上述したように、無線装置３１−無線装置４２間の無線通信におけるパケット送信量（＝２０８２３個／秒）と、無線装置３８−無線装置３７間の無線通信におけるパケット送信量（＝７１２２個／秒）との和（＝２７９４５個／秒）は、しきい値Ｗｔｈに達しないので、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、無線装置３１−無線装置４２間の無線通信と、無線装置３８−無線装置３７間の無線通信とを維持すべく、無線装置３２からのパケットと、無線装置３８からのパケットとを中継することにしたものである。

そうすると、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、中継を許可した無線装置３２，３８のＩＰアドレス（“４００９０００Ａ”，“９Ｆ０９０Ｃ０Ａ”）を含むＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１を作成してブロードキャストする。即ち、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、無線装置３６におけるパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達すると、無線装置３６による中継を許可する無線装置を無線ネットワークシステム１００内において宣言する。

ＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１を受信した無線装置３２，３８のルーティングデーモン２４は、無線装置３２，３８のＩＰアドレスがＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１中に含まれているので、経路を変更することなく、パケットの無線装置３６への送信を維持する。

一方、ＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１を受信した無線装置３５のルーティングデーモン２４は、無線装置３５のＩＰアドレスがＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１中に含まれていないので、無線装置３６によるパケットの中継を拒否されたと判断し、隣接装置リストＮＢＬ１中の無線装置３６（＝ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３６）に対応する中継拒否フラグをオン（ＯＮ）して隣接装置リストＮＢＬ１（図８の（ａ）参照）を隣接装置リストＮＢＬ２（図８の（ｂ）参照）に更新する。

また、無線装置３５のルーティングデーモン２４は、隣接装置リストＮＢＬ２において、中継拒否フラグが“ＯＮ”になっている無線装置３６を除外し、中継拒否フラグが“ＯＮ”になっていない無線装置３２，３３，３４，３８を次の無線装置として用いることにより、ルーティングテーブル２１Ａ（図９の（ａ）参照）をルーティングテーブル２１Ｂ（図９の（ｂ）参照）に更新する。

そして、無線装置３５は、更新したルーティングテーブル２１Ｂに基づいて、無線装置３３からのパケットを無線装置３８へ中継し、無線装置３３−無線装置３５−無線装置３８−無線装置３９−無線装置４１−無線装置４３からなる経路を確立する。

これによって、無線装置３６におけるトラフィックの集中が無線装置３８へ分散される。従って、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

なお、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、無線ネットワークシステム１００内において中継を許可する無線装置を宣言するとき、その中継を許可する無線装置のＩＰアドレスをＨｅｌｌｏパケット以外のパケットに含めてブロードキャストするようにしてもよい。

図１０は、無線ネットワークシステム１００においてトラフィックを分散させる動作を説明するためのフローチャートである。なお、図１０においては、無線装置３６を中継無線装置とし、無線装置３５を中継を許可されていない無線装置として説明する。

一連の動作が開始されると、無線装置３６（＝中継無線装置）は、ルーティングテーブル２１のキャッシュＣＡＣＨＥに基づいて、上述した方法によって、単位時間当たりのパケット送信量Ｗを検出する（ステップＳ１）。

そして、無線装置３６（＝中継無線装置）は、その検出したパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したか否かを判定し（ステップＳ２）、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達していないとき、一連の動作は、ステップＳ１へ移行する。

一方、ステップＳ２において、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したと判定されると、無線装置３６（＝中継無線装置）は、ルーティングテーブル２１のキャッシュＣＡＣＨＥに基づいて、上述した方法によって、自己による無線通信の中継を許可する無線装置のＩＰアドレスを含むＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１を生成してブロードキャストする（ステップＳ３）。

無線装置３５は、無線装置３６からブロードキャストされたＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１を受信し、その受信したＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ１に含まれているＩＰアドレスが自己のＩＰアドレスと不一致であることを認識する。

そして、無線装置３５は、隣接装置リストＮＢＬ１の無線装置３６（＝ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３６）に対応する中継拒否フラグをオン（ＯＮ）にする（ステップＳ４）。これにより、隣接装置リストＮＢＬ１は、隣接装置リストＮＢＬ２に更新される（図８参照）。

その後、無線装置３５は、隣接装置リストＮＢＬ２において、中継拒否フラグがオン“ＯＮ”になっていない無線装置３２，３３，３４，３８をパケットを次に送信すべき無線装置（ネクストホップ）として用いてルーティングテーブル２１Ａをルーティングテーブル２１Ｂへ更新する（ステップＳ５）。

そして、無線装置３５は、その更新したルーティングテーブル２１Ｂに従って送信先（＝無線装置４３）までの経路を決定し、その決定した経路に沿って無線通信を行なう（ステップＳ６）。これによって、一連の動作は、終了する。

上述したように、中継器としての無線装置３６は、自己が送信するパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達すると、自己による無線通信の中継を許可する無線装置のＩＰアドレスを無線ネットワークシステム１００内においてブロードキャストし（ステップＳ１〜Ｓ３参照）、中継器（＝無線装置３６）による中継を許可されていない無線装置３５は、隣接装置リストＮＢＬにおいて、中継器（＝無線装置３６）を自己が送信するパケットの中継を拒否した無線装置として設定するとともに（ステップＳ４参照）、隣接装置リストＮＢＬにおいて中継を拒否していない無線装置を自己がパケットを次に送信すべき無線装置としてルーティングテーブル２１を更新する（ステップＳ５参照）。

このように、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達した無線装置３６がしきい値Ｗｔｈ以上のパケットの中継を拒否し、無線装置３６によるパケットの中継を拒否された無線装置３５は、無線装置３６以外の無線装置３８を中継先として選択することによって、無線装置３６におけるトラフィックの集中を無線装置３８へ分散し、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

（分散処理の第２の方法）
図１１は、無線ネットワークシステム１００におけるトラフィックの分散処理の他の概念図であり、図１２は、ＡＲＰ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）テーブルの概念図であり、図１３は、ＩＰアドレスリストであり、図１４は、宛先リストであり、図１５は、ルーティングテーブル２１の他の例を示す図である。

無線ネットワークシステム１００において第２の方法によってトラフィックの分散処理が行なわれる前、無線装置３６は、無線装置３２と無線装置３９との間でパケットを中継し、無線装置３８と無線装置３７との間でパケットを中継している（図１１の（ａ）参照）。

そして、無線装置３６は、図１２に示すＡＲＰテーブルＡＲＰＴを作成している。このＡＲＰテーブルＡＲＰＴは、インターネットアドレスと物理アドレスとからなり、無線通信が行なわれている場合にＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）によって作成される。そして、ＯＳがＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）である場合、インターネットアドレスは、ＩＰアドレスからなり、物理アドレスは、ＭＡＣアドレスからなる。

従って、無線装置３６は、無線装置３２，３７，３８，３９のＩＰアドレスとＭＡＣアドレスとを対応付けたＡＲＰテーブルＡＲＰＴ（図１２参照）を保持している。

このような状況において、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、上述した方法によって、ルーティングテーブル２１のキャッシュＣＡＣＨＥを参照してパケット送信量Ｗを演算し、その演算したパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈに達したか否かを判定する。

そして、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したと判定されたとき、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、ＡＲＰテーブルＡＲＰＴに登録されているＩＰアドレスからなるＩＰリストＩＰＬ（図１３参照）を作成する。この場合、ＡＲＰテーブルＡＲＰＴは、無線装置３２，３７，３８，３９のＩＰアドレスＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３２，ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３７，ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３８，ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３９を含むので、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３２，ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３７，ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３８，ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ３９からなるＩＰリストＩＰＬを作成する（図１３参照）。

無線装置３６のルーティングデーモン２４は、ＩＰリストＩＰＬを作成すると、その作成したＩＰリストＩＰＬを含むＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２を作成してブロードキャストする。このＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２は、無線装置３６を経由して無線通信を行なう無線装置３２，３７，３８，３９のＩＰアドレスを含むので、ＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２をブロードキャストすることは、無線装置３６による無線通信の中継を許可する無線装置のＩＰアドレスをブロードキャストすることに相当する。

無線装置３５のルーティングデーモン２４は、ＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２を無線装置３６から受信し、その受信したＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２中に無線装置３５のＩＰアドレスが含まれていないことを検知する。即ち、無線装置３５のルーティングデーモン２４は、無線装置３５が無線装置３６による無線通信の中継を拒否された無線装置であることを検知する。そうすると、無線装置３５のルーティングデーモン２４は、無線装置３５に隣接する無線装置から無線装置３６を削除する。即ち、無線装置３５のルーティングデーモン２４は、無線装置３５−無線装置３６間のリンクを解消する（図１１の（ｂ）参照）。

また、無線装置３２のルーティングデーモン２４は、ＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２を無線装置３６から受信し、その受信したＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２中に無線装置３２のＩＰアドレスが含まれていることを検知する。即ち、無線装置３２のルーティングデーモン２４は、無線装置３２が無線装置３６による無線通信の中継を許可された無線装置であることを検知する。そうすると、無線装置３２のルーティングデーモン２４は、ルーティングテーブル２１のキャッシュを参照して図１４に示す宛先リストＤＳＴＬを作成する。

宛先リストＤＳＴＬは、宛先と、隣の無線装置とを含む。宛先は、送信先の無線装置のＩＰアドレスからなる。隣の無線装置は、無線通信を宛先へ送信する場合における当該無線装置に隣接する無線装置のＩＰアドレスからなる。

無線装置３２は、無線装置３１−無線装置４２間の無線通信を中継しているので、宛先リストＤＳＴＬは、無線装置４２のＩＰアドレスと、無線装置３６のＩＰアドレスとからなる。

無線装置３２のルーティングデーモン２４は、宛先リストＤＳＴＬを作成すると、その作成した宛先リストＤＳＴＬにおいて使用されている隣の無線装置（＝無線装置３６）を他の宛先で使用しないようにルーティングテーブル２１を書換える。

無線装置３２は、ＨｅｌｌｏパケットＰＫＴ＿Ｈ２を受信する前、ルーティングテーブル２１Ｃを保持している。即ち、無線装置３２は、無線装置４２を送信先とし、無線装置３６を次の無線装置とする経路と、無線装置４０を送信先とし、無線装置３６を次の無線装置とする経路と、無線装置３７を送信先とし、無線装置３１を次の無線装置とする経路とからなるルーティングテーブル２１Ｃを保持している（図１５の（ａ）参照）。

そして、無線装置３２のルーティングデーモン２４は、宛先リストＤＳＴＬを作成すると、宛先リストＤＳＴＬに含まれる隣の無線装置（＝無線装置３６）を宛先リストＤＳＴＬにおける宛先（＝無線装置４２）と異なる他の宛先（＝無線装置４０）へパケットを中継する際の次の無線装置として使用しないようにルーティングテーブル２１Ｃをルーティングテーブル２１Ｄに書換える。

ルーティングテーブル２１Ｃは、無線装置４０を送信先とし、無線装置３６を次の無線装置とする経路と、無線装置４２を送信先とし、無線装置３６を次の無線装置とする経路とを格納し、宛先リストＤＳＴＬは、宛先（＝無線装置４２）および隣の無線装置（＝無線装置３６）を含むので、無線装置３２のルーティングデーモン２４は、ルーティングテーブル２１Ｃにおける無線装置４０を送信先とする経路において次の無線装置を無線装置３６から無線装置３５へ変更し、ルーティングテーブル２１Ｃをルーティングテーブル２１Ｄ（図１５の（ｂ）参照）に更新する。

そして、無線装置３２のＩＰモジュール２０は、無線装置４０を送信先とするパケットの中継要求を無線装置３１から受信すると、その更新されたルーティングテーブル２１Ｄを検索して無線装置３６を経由する経路以外の無線装置３５を経由する経路を決定し、その決定した経路に沿って無線装置３１からのパケットを中継する（図１１の（ｂ）参照）。

このように、無線装置３６による無線通信の中継を拒否された無線装置３５は、無線装置３６とのリンクを解消し、無線装置３６による無線通信の中継を許可された無線装置３２が、その中継を許可された無線通信を行なうための中継器としてのみ無線装置３６を使用することにより、無線装置３６へのトラフィックの集中が抑制される。その結果、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

図１６は、無線ネットワークシステム１００においてトラフィックを分散させる動作を説明するための他のフローチャートである。図１６に示すフローチャートは、図１０に示すフローチャートのステップＳ４〜ステップＳ６をステップＳ１１〜ステップＳ１４に代えたものであり、その他は、図１０に示すフローチャートと同じである。

なお、図１６においては、無線装置３６を中継無線装置とし、無線装置３２を中継を許可されている無線装置とし、無線装置３５を中継を許可されていない無線装置として説明する。

上述したステップＳ１〜ステップＳ３が順次実行されると、無線装置３５（＝中継を許可されていない無線装置）は、中継無線装置（＝無線装置３６）を隣接装置リストから除外する（ステップＳ１１）。即ち、無線装置３５は、無線装置３６とのリンクを解消する。

一方、無線装置３２（＝中継を許可されている無線装置）は、上述した方法によって、ルーティングテーブル２１のキャッシュを参照して宛先リストＤＳＴＬを作成し（ステップＳ１２）、その作成した宛先リストＤＳＴＬで使用している隣接無線装置を他の無線通信の宛先として使用しないようにルーティングテーブル２１Ｃをルーティングテーブル２１Ｄに更新する（ステップＳ１３）。

そして、無線装置３２は、その更新したルーティングテーブル２１Ｄに従って無線通信を実行する（ステップＳ１４）。これによって一連の動作が終了する。

このように、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達した無線装置３６が中継を許可する無線装置のＩＰアドレスをブロードキャストし、中継を許可されていない無線装置３５は、無線装置３６とのリンクを解消し、中継を許可された無線装置３２は、別の宛先へパケットを中継するときの次に送信すべき無線装置から無線装置３６を削除してルーティングテーブル２１Ｃをルーティングテーブル２１Ｄに更新する。

これにより、トラフィックの無線装置３６への集中が抑制される。その結果、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

［実施の形態２］
実施の形態２においては、送信元と送信先との間で通信経路を確立するプロトコルとして、オンデマンド型のルーティングプロトコルであるＡＯＤＶプロトコルを用いる。

図１７は、図１に示す無線装置３１〜４３の構成を示す実施の形態２における概略ブロック図である。実施の形態２においては、無線ネットワークシステム１００を構成する無線装置３１〜４３の各々は、図１７に示す無線装置３１Ａからなる。

無線装置３１Ａは、図２に示す無線装置３１の通信制御部１５を通信制御部１５Ａに代えたものであり、その他は、無線装置３１と同じである。通信制御部１５Ａは、通信制御部１５のルーティングテーブル２１を削除し、ルーティングデーモン２４をルーティングデーモン２４Ａに代えたものであり、その他は、通信制御部１５と同じである。

無線装置３１Ａは、オンデマンド型のルーティングプロトコルであるＡＯＤＶプロトコルに従ってパケットのルーティングを行なうため、上述したルーティングテーブル２１を保持していない。

ルーティングデーモン２４Ａは、ルーティングデーモン２４の機能のうち、ルーティングテーブル２１を作成する機能以外の機能を有する。オンデマンド型のルーティングプロトコルに従って無線通信が行なわれる場合も、その無線通信のコピーであるキャッシュは作成されるので、ルーティングデーモン２４Ａは、ルーティングデーモン２４と同じように、無線装置３１Ａにおけるパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したか否かを判定できる。

実施の形態２においては、トラフィックの分散処理は、自己のパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したと判定した無線装置が新たな経路要求ＲＲＥＱを受けたとき、その受けた経路要求ＲＲＥＱに応答しないことにより実行される。

図１８は、無線ネットワークシステム１００におけるトラフィックの分散処理の更に他の概念図である。オンデマンド型のルーティングプロトコルにおいては、送信元の無線装置が送信先の無線装置へ経路要求ＲＲＥＱをブロードキャストし、送信先の無線装置が送信元の無線装置へ経路応答ＲＲＥＰをユニキャストすることにより、送信元と送信先との間で通信経路が確立される。

即ち、無線装置３１が無線装置４２を送信先とする経路要求ＲＲＥＱをブロードキャストし、無線装置４２が無線装置３１へ経路応答ＲＲＥＰをユニキャストすることによって、無線装置３１−無線装置４２間で通信経路が確立される。

また、無線装置３８が無線装置３７を送信先とする経路要求ＲＲＥＱをブロードキャストし、無線装置３７が無線装置３８へ経路応答ＲＲＥＰをユニキャストすることによって、無線装置３８−無線装置３７間で通信経路が確立される（図１８の（ａ）参照）。なお、図１８においては、理解し易くするために、経路要求ＲＲＥＱは、最終的に確立される経路に沿って送信元から送信先へ送信されるように記載されている。

このように、トラフィックの分散処理が開始される前、オンデマンド型のルーティングプロトコルに従って送信元と送信先との間で通信経路が確立され、複数の無線通信が行なわれている（図１８の（ａ）参照）。そして、無線装置３６は、上述した２つの無線通信を中継しており、無線装置３６における単位時間当たりのパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈに達している。

このような状況において、無線装置３３が無線装置３６または無線装置４３を送信先とする経路要求ＲＲＥＱをブロードキャストし、無線装置３５は、無線装置３３から受信した経路要求ＲＲＥＱをブロードキャストし、無線装置３６は、無線装置３５から経路要求ＲＲＥＱを受信する。

そうすると、無線装置３６は、経路要求ＲＲＥＱに応答しない。即ち、無線装置３６は、無線装置３５から受信した経路要求ＲＲＥＱを無視する。これにより、無線装置３６を介して無線装置３３と無線装置４３との間で通信経路が確立されることはなく、トラフィックが無線装置３６に集中するのを抑制できる。その結果、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

図１９は、無線ネットワークシステム１００においてトラフィックを分散させる動作を説明するための更に他のフローチャートである。図１９に示すフローチャートは、図１０に示すフローチャートのステップＳ３〜ステップＳ６をステップＳ２１，Ｓ２２に代えたものであり、その他は、図１０に示すフローチャートと同じである。

上述したステップＳ１，Ｓ２が実行され、ステップＳ２において、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したと判定されると、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、経路要求ＲＲＥＱを受信したか否かを更に判定し（ステップＳ２１）、経路要求ＲＲＥＱを受信したと判定したとき、経路要求ＲＲＥＱに応答しない。即ち、無線装置３６のルーティングデーモン２４は、経路要求ＲＲＥＱを無視する（ステップＳ２２）。これにより、一連の動作が終了する。

無線装置３６が経路要求ＲＲＥＱを無視することにより、経路要求ＲＲＥＱは、他の無線装置３２，３８等によって無線装置４３へ送信され、無線装置４３が無線装置４３−無線装置４１−無線装置３９−無線装置３８−無線装置３５−無線装置３３からなる経路に沿って経路応答ＲＲＥＰを無線装置３３へユニキャストすることにより、無線装置３６を中継器としない新たな経路（＝無線装置４３−無線装置４１−無線装置３９−無線装置３８−無線装置３５−無線装置３３）が無線装置３３と無線装置４３との間で確立される。これにより、無線装置３６へのトラフィックの集中を無線装置３８へ分散させることができ、無線装置３６における遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制できる。

なお、上記においては、中継器（＝無線装置３６）における単位時間当たりのパケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したときにトラフィックの分散処理を行なうと説明したが、この発明においては、これに限らず、中継器（＝無線装置３６）におけるパケットの送信時間間隔がしきい値以下になったときに、上述した各種の方法による分散処理を行なうようにしてもよく、一般的には、中継器（＝無線装置３６）における通信負荷がしきい値以上に達したときに、上述した各種の方法による分散処理を行なうようにしてもよい。従って、この発明においては、しきい値Ｗｔｈ以上の単位時間当たりのパケット送信量Ｗおよびしきい値以下のパケット送信時間間隔は、「通信負荷」を構成する。

そして、分散処理を行なうか否かの判定基準としてパケット送信時間間隔を用いる場合、ルーティングデーモン２４は、上述した方法によって演算したパケット送信量Ｗの逆数を演算することにより、パケット送信時間間隔を求める。

また、パケット送信量Ｗがしきい値Ｗｔｈ以上に達したと判定するルーティングデーモン２４、またはパケット送信時間間隔がしきい値以下に達したと判定するルーティングデーモン２４は、「検出手段」を構成する。

更に、無線通信の中継を許可する無線装置のＩＰアドレスをＨｅｌｌｏパケットに含めて送信するルーティングデーモン２４、または経路要求ＲＲＥＱに対して応答しないルーティングデーモン２４は、「通信制御手段」を構成する。

更に、無線装置３６は、「第１の無線装置」を構成し、無線装置３２，３５，３７，３８，３９，４１は、「第２の無線装置」を構成する。

更に、オン（ＯＮ）された中継拒否フラグは、「中継拒否フラグ」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制可能な無線装置に適用される。また、この発明は、遅延時間およびパケットエラー率の増加を抑制可能な無線装置を備えた無線ネットワークシステムに適用される。

この発明の実施の形態による無線装置を用いた無線ネットワークシステムの概略図である。 図１に示す無線装置の構成を示す実施の形態１における概略ブロック図である。 ＯＬＳＲプロトコルにおけるパケットＰＫＴの構成図である。 図２に示すルーティングテーブルの構成図である。 隣接装置リストの構成図である。 ルーティングテーブルのキャッシュの一例を示す図である。 無線ネットワークシステムにおけるトラフィックの分散処理の概念図である。 図７に示す無線装置が保持する隣接装置リストを示す図である。 図７に示す無線装置が保持するルーティングテーブルを示す図である。 無線ネットワークシステムにおいてトラフィックを分散させる動作を説明するためのフローチャートである。 無線ネットワークシステムにおけるトラフィックの分散処理の他の概念図である。 ＡＲＰテーブルの概念図である。 ＩＰアドレスリストである。 宛先リストである。 ルーティングテーブルの他の例を示す図である 無線ネットワークシステムにおいてトラフィックを分散させる動作を説明するための他のフローチャートである。 図１に示す無線装置の構成を示す実施の形態２における概略ブロック図である。 無線ネットワークシステムにおけるトラフィックの分散処理の更に他の概念図である。 無線ネットワークシステムにおいてトラフィックを分散させる動作を説明するための更に他のフローチャートである。 複数のトラフィックが１個の中継器へ集中したときの影響を調べるための実験における無線装置の配置図である。 平均パケットエラー率および平均遅延時間とセッション数との関係を示す図である。 最大待ち時間および転送時間間隔とセッション数との関係を示す図である。 異なるルーティングプロトコルを用いた実験における無線装置の配置図である。 遅延時間とセッション数との関係を示す図である。 パケットエラー率とセッション数との関係を示す図である。

符号の説明

１１ アンテナ、１２ 入力部、１３ 出力部、１４ ユーザアプリケーション、１５，１５Ａ 通信制御部、１６ 無線インターフェースモジュール、１７ ＭＡＣモジュール、１８ バッファ、１９ ＬＬＣモジュール、２０ ＩＰモジュール、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ ルーティングテーブル、２２ ＴＣＰモジュール、２３ ＵＤＰモジュール、２４，２４Ａ ルーティングデーモン、３１〜４３，３１Ａ 無線装置、５１〜６３ アンテナ、１００ 無線ネットワークシステム。

Claims (7)

1. 送信元と送信先との間で無線通信を中継する無線装置であって、
   前記無線通信の通信負荷を検出する検出手段と、
   前記検出された通信負荷がしきい値以上に達すると、前記通信負荷が前記しきい値よりも小さくなるように前記無線通信の中継を他の無線装置へ分散させる分散処理を行なう通信制御手段とを備える無線装置。
2. 前記通信負荷は、単位時間当たりの送信量またはパケットの送信時間間隔である、請求項１に記載の無線装置。
3. 前記送信量は、当該無線装置が単位時間当たりに送信する送信パケット数と、当該無線装置が単位時間当たりに転送する転送パケット数との和である、請求項２に記載の無線装置。
4. 前記通信制御手段は、前記検出された通信負荷が前記しきい値以上に達すると、当該無線装置による前記無線通信の中継を許可する無線装置を前記当該無線装置に隣接する隣接無線装置へ知らせる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線装置。
5. 前記通信制御手段は、前記検出された通信負荷が前記しきい値以上に達すると、当該無線装置による前記無線通信の中継を許可する無線装置のアドレスを前記隣接無線装置へ送信する、請求項４に記載の無線装置。
6. 前記通信制御手段は、前記検出された通信負荷が前記しきい値以上に達すると、当該無線装置による前記無線通信の中継を許可する無線装置以外の無線装置からの経路要求を無視する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線装置。
7. マルチホップ通信によって無線通信が送信元と送信先との間で行なわれる無線ネットワークシステムであって、
   前記送信元と前記送信先との間で前記無線通信を中継する第１の無線装置と、
   前記第１の無線装置に隣接する第２の無線装置とを備え、
   前記第１の無線装置における通信負荷がしきい値以上に達すると、前記通信負荷が前記しきい値よりも小さくなるように前記無線通信の中継を他の無線装置へ分散させる分散処理が行なわれる、無線ネットワークシステム。

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