JP2009200768A - 通信経路設定方法、通信経路設定プログラム、通信端末、無線ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】マルチホップ無線ネットワークのトポロジーを構成する端末間接続が利用できない場合でも、その他の通信経路を取得して利用することができる通信経路設定方法を得る。
【解決手段】パケットの送信元端末とその周辺に存在する他通信端末との間の通信状態を取得する通信状態取得ステップと、通信状態を取得した全ての他通信端末および送信元端末について、その通信端末から、送信元端末が送信するパケットの送信先端末までの通信経路を、アドレスを用いた所定の計算式で求める経路取得ステップと、経路取得ステップで求めた通信経路の中の１つを選択して送信元端末が送信するパケットの中継先を決定する通信経路設定ステップと、を有し、通信経路設定ステップにおいて、トポロジーを構成する通信経路に代えて経路取得ステップで求めた通信経路を選択する。
【選択図】図４

Description

本発明は、マルチホップ無線ネットワークを構成する通信端末が送信するパケットの通信経路設定方法、通信経路設定プログラム、通信端末、無線ネットワークシステムに関するものである。

従来、有線・無線を問わず、ネットワークシステムでは物理的な端末を特定する物理アドレスとは別に、主に転送のために状況に応じて変更可能なアドレスを用いる技術が多数存在している。
これらのシステムでは、端末がネットワークに加入する時点で何らかの手段（例えばＤＨＣＰ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によってアドレスが割り当てられ、基本的には端末がネットワークから脱出するまでは同一のアドレスを用いる。
そして各端末は、周辺の端末との間でパケットを転送するために必要な情報を交換し、割り当てられたアドレスを用いて実際の転送を行う。

物理アドレスとは無関係なアドレスを用いることで、ネットワークの構造に応じたアドレスの割り当てを行うことが可能となり、ルーティングテーブルなどパケット転送用の情報量を圧縮することができる。
例えばインターネットでは、同一の端末を経由して外部に接続する複数の端末のアドレスの上位ビットを同一にすることで、複数の端末をあたかも１つであるかのように処理することが可能となっている。

また、下記非特許文献１に示されるように、ＺｉｇＢｅｅにおいては、コーディネータを頂点としたツリー状のトポロジーのネットワークを形成するが、この際に割り当てられるアドレスは、ツリー構造に基づいて計算された上で割り当てが行われる。
この結果、自身のアドレスと、各端末が共有しているツリー全体の特性を示すパラメータを用いることで、周辺端末と情報を交換することなく、自身に接続している複数の端末の中から、データを転送する端末を選択することができる。
この場合、ツリー構造を構成する端末間接続のみを用いて全ての通信が行われる。

ＺｉｇＢｅｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＺｉｇＢｅｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ，２００５（ｐ２２２−２２５）

ＺｉｇＢｅｅでは、端末の故障、もしくは障害物などによる端末間接続の切断などによって、ツリートポロジーを構成する端末間接続を用いた通信が不可能になった場合には、ＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）方式による転送処理を行う。
ＡＯＤＶ方式は、ネットワーク全体に対して経路要求パケットを送信することで宛先端末を発見する手法であるため、ネットワークに与える通信負荷が大きい。
ＺｉｇＢｅｅやＡＯＤＶ方式以外の経路探索手法において経路要求パケットを送信する場合は、同様にネットワークに与える通信負荷が大きくなる。

そのため、マルチホップ無線ネットワークのトポロジーを構成する端末間接続が利用できない場合でも、その他の通信経路を取得して利用することができる通信経路設定方法が望まれていた。

本発明に係る通信経路設定方法は、マルチホップ無線ネットワークを構成する通信端末が送信するパケットの通信経路を設定する方法であって、前記マルチホップ無線ネットワークのトポロジーに従って定められた前記通信端末のアドレスを当該通信端末に保持させるアドレス付与ステップと、パケットの送信元端末とその周辺に存在する他通信端末との間の通信状態を取得する通信状態取得ステップと、通信状態を取得した全ての前記他通信端末および前記送信元端末について、その通信端末から、前記送信元端末が送信するパケットの送信先端末までの通信経路を、前記アドレスを用いた所定の計算式で求める経路取得ステップと、前記経路取得ステップで求めた通信経路の中の１つを選択して前記送信元端末が送信するパケットの転送先を決定する通信経路設定ステップと、を有し、前記通信経路設定ステップにおいて、前記トポロジーを構成する通信経路に代えて前記経路取得ステップで求めた通信経路を選択するものである。

本発明に係る通信経路設定方法によれば、あらかじめ周辺の他通信端末との間の通信状態を取得して利用可能な端末間接続を把握しておくことにより、マルチホップ無線ネットワークのトポロジーを構成する端末間接続が利用できない場合でも、その他の周辺端末との間の端末間接続のうち利用できるものを用いて、パケットを送信先に転送することができる。
したがって、マルチホップ無線ネットワークのトポロジーを構成する端末間接続が利用できない場合でも、経路要求パケットをネットワーク全体に発する必要がなく、ネットワークにかける通信負荷を抑えることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線ネットワークシステムの構成例である。
図１において、１００ａ〜１００ｌは無線通信を行う通信端末であり、ツリー状のネットワークトポロジーを形成している。

通信端末間を結ぶ実線は、ツリートポロジーを構成する通信経路を示す。パケットの転送は、通常は実線の通信経路を介して行われる。
通信端末間を結ぶ点線は、ツリートポロジーを構成しない通信経路を示す。即ち、点線で結ばれる通信端末同士の通信は可能であるが、パケットの転送には通常は用いられない通信経路を示すものである。
また、図１の各通信端末中の数字は、各通信端末に割り当てられたネットワークアドレスを示すものである。

図２は、ツリーに最大数の通信端末を収容した状態のトポロジー構成例である。ここではＺｉｇＢｅｅのトポロジー例を示す。
図２において、ＺＣは「ＺｉｇＢｅｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ」、ＺＲは「ＺｉｇＢｅｅ Ｒｏｕｔｅｒ」、ＺＥＤは「ＺｉｇＢｅｅ Ｅｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ」を指す。
ＺＣは、本発明における「ルート通信端末」に相当する。
ＺｉｇＢｅｅのクラスタツリートポロジーでは、ツリー全体の特性を示すパラメータとして、以下のパラメータを設定することで、各通信端末のアドレスを自律的に付与する。

（１）ツリーの最大深さ（ｄｅｐｔｈ、以下Ｌ）
（２）ルータに接続する子ノードの最大数（ＭａｘＣｈｉｌｄｒｅｎ、以下Ｃ）
（３）ルータに接続する子ルータの最大数（ＭａｘＲｏｕｔｅｒ、以下Ｒ）

図２は、Ｌ＝４、Ｃ＝３、Ｒ＝２とした場合において、各通信端末を最大数収容した状態を示した。
例えば、接続可能な子ノードの最大数（Ｃ）は３、接続可能な子ルータの最大数（Ｒ）は２であるため、通信端末０の子ノードとして２台のＺＲと、１台のＺＥＤを接続した。また、最大深さは４であるため、同様の接続を４段構成した。

図３は、本実施の形態１に係る通信端末１００の機能ブロック図である。
通信端末１００は、アンテナ１１０、受信回路１２０、受信データ処理部１３０、送信データ生成部１４０、送信回路１５０、隣接端末管理部１６０を備える。また、隣接端末管理部１６０は、さらに通信状態取得部１６１、経路取得部１６２、通信経路設定部１６３を備える。

アンテナ１１０は、無線信号を送受信するものである。
受信回路１２０は、アンテナ１１０が受信した無線信号をデジタル情報に変換するなどの処理を行い、受信データとして受信データ処理部１３０に出力する。
受信データ処理部１３０は、受信データを処理し、必要な処理を行った後、隣接端末管理部１６０に必要なデータを送る。自端末宛のデータを受信した場合には、受信処理を行う。他端末宛のデータを受信した場合には、隣接端末管理部１６０から得られる情報を用いて転送先を決定し、そのデータを送信データ生成部１４０に出力する。転送先の決定については、後述する。

送信データ生成部１４０は、隣接端末管理部１６０から得られる隣接端末の情報を利用して周辺の端末への情報の送信および受信したデータの転送を行う。
送信回路１５０は、送信データ生成部１４０が生成した送信データを無線信号に変換しアンテナ１１０へ出力する。アンテナ１１０は、その無線信号を送信する。

隣接端末管理部１６０は、通信端末１００の周辺に存在する端末の通信状態等を取得して保持し、通信端末１００の通信経路の設定を行うものである。具体的な各機能は、通信状態取得部１６１、経路取得部１６２、通信経路設定部１６３がそれぞれ実行する。

通信状態取得部１６１は、受信回路１２０が受信した無線信号の受信電力等に基づき、通信端末１００とその周辺に存在する他通信端末との間の通信状態を取得する。受信データ処理部１３０が取得した受信電力をそのまま取得するようにしてもよいし、通信状態取得部１６１自身が受信電力を取得する機能を備えていてもよい。

経路取得部１６２は、ツリートポロジーに基づき、通信端末１００が送信するパケットの送信先端末までの通信経路を、計算によって求める。計算手法は後述する。
通信経路設定部１６３は、経路取得部１６２が求めた通信経路の中の１つを所定の基準に従って選択し、その通信経路に基づき、通信端末１００が送信するパケットの転送先を決定する。詳細は後述する。

受信データ処理部１３０、送信データ生成部１４０、隣接端末管理部１６０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やマイコンのような演算装置と、その動作を規定するソフトウェアとで構成することもできる。

以上、本実施の形態１に係る無線ネットワークシステムの全体構成と、通信端末１００の構成について説明した。
次に、通信端末１００の通信経路を設定する動作過程について説明する。まず、図１〜図２に示したようなツリートポロジーを構成する際の各端末の初期動作について説明し、次にその後の通信経路設定動作を説明する。

図１〜図２に示したようなツリートポロジーは、以下のような手順で構成される。

（１）ＺＣ（通信端末１００ａ）は、自らにアドレス０を設定する。
（２）ＺＣ以外の通信端末は、周辺の既にアドレスが与えられている端末の中から接続する端末を選択し、その端末よりアドレスの付与を受ける。
（３）例えば、図１〜図２の例では、通信端末１００ｂは通信端末１００ａを接続先として選択し、接続する。通信端末１００ａは、次に説明する規則に従って通信端末１００ｂにアドレスを付与する。

（４）なお、ツリーの構成パラメータであるＬ、Ｃ、Ｒの値は、各通信端末で共有しておく。各端末にアドレスを付与する時にこれらのパラメータの値を渡してもよいし、後に通信を行って渡してもよい。
（５）接続した先の端末からアドレスを付与される際に、端末間接続の親子関係が成立する。即ち、接続先端末が親、接続元端末が子端末となる。

各通信端末が、自己に接続した他通信端末にアドレスを付与する際には、自己のツリー上の深さｄ（自端末アドレスから求められる）を用いて、あらかじめ下記（式１）に示すＣｓｋｉｐ（ｄ）という値を求めておき、その値を用いてアドレスの付与を行う。

図２の例では、各値は以下のようになる。
・Ｃｓｋｉｐ（０）＝２２
・Ｃｓｋｉｐ（１）＝１０
・Ｃｓｋｉｐ（２）＝４
・Ｃｓｋｉｐ（３）＝１

Ｃｓｋｉｐの値は、ツリーの各深さにおける子同士のアドレス間隔を示している。例えば通信端末１００ａの子（１，２３，４５）のアドレス値は２２ずつ離れている。
各通信端末は、このＣｓｋｉｐ値を用いて、自己に接続する端末に対しアドレスを付与する。

以上、ツリートポロジーを構成する際の各端末の動作について説明した。
次に、ツリートポロジーを構成する端末間接続が利用できる場合におけるパケット転送先決定動作を説明する。

自端末のアドレスをＡ、パケットの送信先端末のアドレスをＤとすると、パケットの次の転送先端末のアドレスＮは、下記（式２）で求められる。

通信端末１００の経路取得部１６２は、上記（式２）を用いて、ツリートポロジーを構成する通信経路を利用できる場合には、送信先端末に宛てたパケットの通信経路を計算により求める。

次に、ツリートポロジーを構成する通信経路を利用できない場合における、パケット転送先を決定する動作について説明する。
ツリートポロジーを構成している通信経路上の全ての通信端末が正常に機能している場合は、パケット転送の上で特段の問題はないが、いずれかの通信端末が故障している場合や、もしくは障害物などの影響によって、ツリートポロジーを構成する通信経路上の端末間接続が利用できなくなったときは、その通信経路を利用する通信が不可能になる。
そこで、ツリートポロジーを構成していないが、パケットの転送に利用することのできる端末間接続、即ち図１の点線で示される端末間接続を利用することを考える。

図４は、図１のツリートポロジーの下で、トポロジーを形成する端末間接続が利用不可になった例を示すものである。ここでは例として、通信端末１００ｃの故障、もしくは通信端末１００ｃ〜１００ｄ間の接続切れにより、これらの端末の間の端末間接続が利用できなくなったものとする。
なお、図４では、図１の各端末間接続のうち説明に不要なものの記載を省略した。

図４に示す例では、通信端末１００ｄが通信端末１００ｊ宛のパケットを生成するかもしくは受信したものと想定し、通常のパケット転送先である通信端末１００ｃへ宛ててそのパケットを送信するよう試みたが、上述の理由により失敗したものとする。
この場合、複数の迂回経路のうち、最も通信コストの低いもの、例えばパケット中継回数が最も少ないものが選択される。
図４では、太実線は迂回経路のうち実際に選択されたもの、太点線は迂回経路のうち選択されなかったものを示す。

通信端末１００ｄと通信端末１００ｊの間の通信経路を計算により求めるためには、ＺＣと通信端末１００ｄの間、およびＺＣと通信端末１００ｊの間のそれぞれで、上記（式２）で得られる転送先端末のアドレスを、両端の端末から開始して順に求めていけばよい。
また、迂回経路を求めるためには、通信端末１００ｄとの端末間接続を有する通信端末のうちツリートポロジーを構成しないものを列挙し、それぞれの端末について同様の手順で通信端末１００ｊとの間の通信経路を計算により求めればよい。
以下、上記の手順について次のステップ（１）〜（３）で詳細を説明する。

（１）通信端末１００ｄと通信端末１００ｊの間の通信経路
（１．１）通信端末１００ｄとＺＣの間の通信経路
通信端末１００ｄの経路取得部１６２は、上記（式２）において、Ａ＝０（ＺＣのアドレス）、Ｄ＝３（通信端末１００ｄのアドレス）として、計算を実行する。
次に、通信端末１００ｄの経路取得部１６２は、計算により得られた転送先端末のアドレスを用いて同様の計算を行い、その次の転送先端末のアドレスを求める。
同様の手順を繰り返し、通信端末１００ｄからＺＣまでの通信経路を求める。

（１．２）ＺＣと通信端末１００ｊの間の通信経路
同様の手順により、ＺＣと通信端末１００ｊの間の転送先端末のアドレスを求めることを繰り返し、両端末間の通信経路を計算により求める。

（１．３）計算結果の結合
上記（１．１）（１．２）の計算結果を結合し、重複部分を除去することで、通信端末１００ｄと通信端末１００ｊの間の最終的な通信経路を得ることができる。
図４の例の場合、最終的に得られる通信経路を端末アドレスで表記すると、通信端末１００ｄとＺＣの間の通信経路は「３−２−１−０」、ＺＣと通信端末１００ｊの間の通信経路は「０−１−１２−２１」である。重複する通信経路「０−１」を除去すると、通信経路「３−２−１−１２−２１」が得られる。

（２）周辺端末と通信端末１００ｊの間の通信経路
（２．１）周辺端末の把握
通信端末１００ｄの通信状態取得部１６１は、通常時から通信端末１００ｄと周辺端末の間の通信状態を監視し、周辺端末と通信可能であるか否かを把握しておく。これは、通信端末１００ｄと通信可能な状態にある周辺端末を列挙する処理を兼ねている。監視結果は、図示しないメモリ等の記憶手段に格納しておく。
ただし、ここで列挙する周辺端末は、パケット中継機能を有するものに限る。例えばＺＥＤのような低機能端末は対象から除外される。
図４の例の場合、通信端末１００ｄの周辺端末として、通信端末１００ｅ、１００ｆ、１００ｇが列挙されることになる。

（２．２）通信経路の計算
通信端末１００ｄの経路取得部１６２は、（２．１）で列挙しておいた周辺端末について、ステップ（１）と同様の手順により、通信端末１００ｊとの間の通信経路を計算により求める。
図４の例の場合、各周辺端末と通信端末１００ｊとの間の通信経路との間の通信経路は以下のようになる。

・通信端末１００ｅ：「４−３−２−１−１２−２１」
・通信端末１００ｆ：「１１−２−１−１２−２１」
・通信端末１００ｇ：「１２−２１」

（３）通信経路の決定
（３．１）自身を経由する通信経路を除く
通信端末１００ｄの通信経路設定部１６３は、通信端末１００ｄ自身を経由する通信経路を、最終的に選択する通信経路から除外する。ここでは、通信端末１００ｅに係る通信経路が除外される。

（３．２）通信に失敗した端末を経由する通信経路を除く
通信端末１００ｄの通信経路設定部１６３は、ステップ（２．１）の監視結果を記憶手段から取得し、通信に失敗した端末を経由する通信経路を、最終的に選択する通信経路から除外する。ここでは、先に説明した前提条件により、通信端末１００ｃとの間の端末間接続が利用できなくなっているので、同端末を経由する、通信端末１００ｆに係る通信経路が除外される。

（３．３）中継パケットの場合は、中継元端末を経由する通信経路を除く
通信端末１００ｄの通信経路設定部１６３は、通信端末１００ｊに送信しようとしているパケットが、他の通信端末から通信端末１００ｊ宛に送信された中継パケットである場合は、その中継元端末を経由する通信経路を、最終的に選択する通信経路から除外する。
これは、中継元端末がツリートポロジーを構成していない端末間接続を利用して通信端末３にパケットを中継した場合に、通信経路がループすることを避けるために必要となる処理である。
例えば、通信端末１００ｄから通信端末１００ｃへの通信に失敗した結果、通信端末１００ｆに転送が行われた場合、通信端末１００ｆは通信端末１００ｄを経由する通信経路を選択することはできない。

（３．４）中継回数が最も少ない通信経路を選択する
通信端末１００ｄの通信経路設定部１６３は、上記（３．１）〜（３．３）の処理で残った通信経路の中から、中継回数が最も少ない通信経路を選択する。ここでは、通信端末１００ｇに係る通信経路が選択される。
最終的に、図４の太実線で示される通信経路「３−１２−２１」が利用される。

以上、通信端末１００ｄと通信端末１００ｊの間の迂回経路を求める手順について説明した。
最終的に選択した通信経路でのパケット転送に失敗した場合は、通信に失敗した端末をステップ（２．１）の監視結果に追加して、再度上記（１）〜（３）の手順を実行する。
選択可能な転送先がなくなった場合には、以下のいずれかを実行してもよい。

（１）従来と同様に、ネットワーク全体に対して経路要求パケットを送信して転送先を探索する。
（２）周辺端末の中から、アドレスが近い端末を選択してパケットを転送する。このときツリー上のｄｅｐｔｈが異なる端末は、選択の優先順位を下げるとよい。
（３）合理的に転送先を求めることが不可能な状況であるため、完全に通信に失敗したとして転送を断念する。

以上のように、本実施の形態１によれば、ツリートポロジーを構成している端末間接続が利用できなくなったときに、ネットワーク全体に対して経路要求パケットを送信することなく、迂回経路を計算によって求めることができる。
これにより、ネットワークに与える通信不可を抑え、遅延の削減、無駄な通信量の削減などの効果を発揮することができる。

また、本実施の形態１に係る通信端末１００と、従来の通信端末とが同一の無線ネットワークシステム内に混在していても、両者が並存可能であるという利点もある。
両者の端末が混在していても、従来の端末で転送失敗が発生したときは従来通りに経路要求パケットが送信され、本実施の形態１に係る端末で転送失敗が発生したときは迂回経路が計算により求められるので、両者の動作が衝突することはない。

実施の形態２．
実施の形態１では、ツリートポロジーを構成する端末間接続が利用できないときに、迂回経路を計算で求める手法を説明したが、ツリートポロジーを構成する端末間接続の利用可否を問わず、最もコストの低い通信経路を選択するため、通常経路と迂回経路を併せて常に実施の形態１で説明した手法を用いて最適な通信経路を選択するようにしてもよい。

実施の形態３．
実施の形態１で説明したステップ（３．１）〜（３．４）に加えて、下記の条件を通信経路の選択の際に加えることもできる。

（３．５）通信品質が所定基準以下の周辺端末を除く
通信端末１００ｄの通信状態取得部１６１は、周辺端末との間の通信状態を把握しておく際に通信品質の指標として各周辺端末との間の通信成功率を図示しないメモリ等の記憶手段に格納しておく。
通信端末１００ｄの通信経路設定部１６３は、その通信成功率を参照し、通信成功率が所定基準以下の周辺端末を含む通信経路は、選択対象から除外する。

この条件判定を行うための通信成功率の閾値と、（３．１）〜（３．４）の間もしくはその後のいずれの位置で本条件判定を行うかによって、中継回数と通信成功率とのバランスを調整することができる。
例えば、通信成功率が低いが転送回数の少ない通信経路と、通信成功率が高いが転送回数の多い通信経路と、のいずれを優先するかを調整することが可能である。

実施の形態４．
図５は、本実施の形態４に係る通信端末が備える記憶手段に格納される通信状態テーブルの構成とデータ例を示すものである。ここでは、図４で説明した通信端末１００ｄが備えている同テーブルのデータ例を示す。

本実施の形態４において、通信端末１００ｄは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の書き込み可能な記憶手段を備えており、通信状態取得部１６１は、図５に示す通信状態テーブルを同記憶手段に格納する。
その他の構成は、実施の形態１〜３と同様であるため、説明を省略する。

通信状態テーブルは、「アドレス」列、「関係」列、「通信品質」列、「利用可否」列を有する。
「アドレス」列には、通信端末１００ｄの周辺端末のアドレスが格納される。
「関係」列には、通信端末１００ｄと、「アドレス」列の値で特定される周辺端末との間の親子関係を表す値が格納される。通信端末１００ｄと当該周辺端末が、ツリートポロジーを構成する端末間接続で接続されている場合は、「親／子」のいずれかが格納される。それ以外の周辺端末については、「他」が格納される。
「通信品質」列には、通信端末１００ｄと、「アドレス」列の値で特定される周辺端末との間の通信品質を表す値が格納される。図５では、受信信号強度をもって通信品質を表した例を示したが、その他の指標を用いてもよい。
「利用可否」列には、「アドレス」列の値で特定される周辺端末を迂回経路として用いることができるか否かの判断結果が格納される。

通信端末１００ｄの通信状態取得部１６１は、通信端末１００ｄと周辺端末の間の通信状態を、受信信号強度をもって判定し、その受信信号強度の値を通信状態テーブルの「通信品質」列に格納する。
また、連続して通信に失敗した周辺端末等の、通信状態が所定基準を満たさない周辺端末については、端末間接続の一時的な異常ではなく当該周辺端末の故障等の恒常的な異常であるとして、「利用可否」列に、迂回経路として利用できない旨を表す「否」を格納する。その他の周辺端末については「可」を格納する。

通信経路設定部１６３は、通信経路の候補の中から１を選択する際に、この通信状態テーブル（特に「利用可否」列の値）を参照し、通信が失敗する可能性が高い周辺端末を含む通信経路を選択対象から除外する。
これにより、迂回経路の選択を効率的に行うことができ、また、迂回経路を選択してパケット転送を行った後に通信が失敗するような通信ロスを排除することができる。

また、通信経路設定部１６３は、通信経路の候補の中から１を選択する際に、この通信状態テーブル（特に「利用可否」列の値）を参照することにより、当該周辺端末の無線利用状況や負荷を考慮することができる。
これは、通信の可否が端末間接続以外の要因によっても左右される場合に奏効する。
例えば、通信端末１００ｄと周辺端末の間の通信が失敗する要因には、端末間接続切れ以外にも、隠れ端末問題などに起因する無線信号の衝突がある。そこで、端末間接続が利用できるか否かという判断基準ではなく、総合的に当該周辺端末と通信できるか否かにより、その周辺端末を転送先に含めるか否かを判断する。
これにより、確実に利用できる迂回経路を選択する可能性が高まり、通信の確実性などが向上する。

実施の形態５．
以上の実施の形態１〜４において、ＺｉｇＢｅｅネットワークのツリートポロジーを例に説明を行ったが、本発明の適用対象はＺｉｇＢｅｅネットワークに限られるものではなく、端末のアドレスか当該端末のトポロジー上の位置を計算によって求めることが可能なネットワークであれば、任意のネットワーク構成手法やアドレス割り当て手法に適用することができる。
例えば、上記（式１）（式２）以外の計算式を用いて、端末のアドレスに基づきパケットの転送先を計算により求めることができるものであれば、ネットワーク構成手法やアドレス割り当て手法は問わない。

実施の形態１に係る無線ネットワークシステムの構成例である。 ツリーに最大数の通信端末を収容した状態のトポロジー構成例である。 実施の形態１に係る通信端末１００の機能ブロック図である。 図１のツリートポロジーの下で、トポロジーを形成する端末間接続が利用不可になった例を示すものである。 実施の形態４に係る通信端末が備える記憶手段に格納される通信状態テーブルの構成とデータ例を示すものである。

符号の説明

１００ 通信端末、１１０ アンテナ、１２０ 受信回路、１３０ 受信データ処理部、１４０ 送信データ生成部、１５０ 送信回路、１６０ 隣接端末管理部、１６１ 通信状態取得部、１６２ 経路取得部、１６３ 通信経路設定部。

Claims (20)

1. マルチホップ無線ネットワークを構成する通信端末が送信するパケットの通信経路を設定する方法であって、
   前記マルチホップ無線ネットワークのトポロジーに従って定められた前記通信端末のアドレスを当該通信端末に保持させるアドレス付与ステップと、
   パケットの送信元端末とその周辺に存在する他通信端末との間の通信状態を取得する通信状態取得ステップと、
   通信状態を取得した全ての前記他通信端末および前記送信元端末について、その通信端末から、前記送信元端末が送信するパケットの送信先端末までの通信経路を、前記アドレスを用いた所定の計算式で求める経路取得ステップと、
   前記経路取得ステップで求めた通信経路の中の１つを選択して前記送信元端末が送信するパケットの転送先を決定する通信経路設定ステップと、
   を有し、
   前記通信経路設定ステップにおいて、前記トポロジーを構成する通信経路に代えて前記経路取得ステップで求めた通信経路を選択する
   ことを特徴とする通信経路設定方法。
2. 前記通信経路設定ステップでは、
   前記通信状態取得ステップで取得した通信状態に基づき、
   前記トポロジーを構成する通信経路が利用できるか否かを判定し、
   利用できるときはその通信経路を選択し、
   利用できなくなっているときは前記トポロジーを構成する通信経路に代えて前記経路取得ステップで求めた通信経路を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信経路設定方法。
3. 前記通信状態取得ステップにおいて、
   前記送信元端末と前記他通信端末との間の通信品質を取得しておき、
   前記通信経路設定ステップでは、
   その通信品質が所定基準以下の通信端末を含む通信経路を選択対象から除外する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信経路設定方法。
4. 前記通信状態取得ステップの結果を格納する記憶手段を設けておき、
   前記通信状態取得ステップでは、
   各前記他通信端末との通信可否を表す情報を前記記憶手段に格納しておき、
   前記通信経路設定ステップでは、
   その通信可否を表す情報を前記記憶手段から取得し、
   その情報に基づき通信不可の通信端末を含む通信経路を選択対象から除外する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の通信経路設定方法。
5. 前記通信経路設定ステップでは、
   前記トポロジーに従って前記送信元端末から前記送信先端末までパケットを中継する回数と、
   前記トポロジーに従って各前記他通信端末から前記送信先端末までパケットを中継する回数と、
   を前記トポロジーに基づき求め、
   両者の比較により前記送信元端末が送信するパケットの転送先を決定する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の通信経路設定方法。
6. 前記マルチホップ無線ネットワークはツリー状のトポロジーで構成されており、
   前記アドレス付与ステップでは、
   前記ツリーのルート通信端末、ルート通信端末からの最大許容中継回数、および各通信端末に接続可能な子端末の最大数を特定する情報を前記通信端末に保持させる
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の通信経路設定方法。
7. 前記アドレス付与ステップでは、
   前記ツリーの最大深さ、各通信端末に接続可能な中継機器の最大数、および各通信端末に接続可能な非中継機器の最大数を特定する情報を前記通信端末に保持させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信経路設定方法。
8. 前記経路取得ステップでは、
   前記送信元端末と前記ルート通信端末の間の第１通信経路、
   各前記他通信端末と前記ルート通信端末の間の第２通信経路、
   および前記ルート通信端末と前記送信先端末の間の第３通信経路、
   を前記トポロジーに基づき求め、
   前記第１通信経路と前記第３通信経路を足し合わせてその重複部分を削除することで前記送信元端末から前記送信先端末までの通信経路を求め、
   前記第２通信経路と前記第３通信経路を足し合わせてその重複部分を削除することで各前記他通信端末から前記送信先端末までの通信経路を求める
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の通信経路設定方法。
9. 前記通信経路設定ステップで選択した通信経路に基づき前記送信元端末が送信するパケットを転送することに失敗した際に、
   前記通信経路設定ステップを再度実行して他の通信経路を選択する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の通信経路設定方法。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の通信経路設定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする通信経路設定プログラム。
11. マルチホップ無線ネットワークを構成する通信端末であって、
    パケットを送受信する通信部と、
    前記マルチホップ無線ネットワークのトポロジーに従って定められた当該通信端末のアドレスを保持する記憶部と、
    パケットの送信元端末とその周辺に存在する他通信端末との間の通信状態を取得する通信状態取得部と、
    通信状態を取得した全ての前記他通信端末および前記送信元端末について、その通信端末から、前記送信元端末が送信するパケットの送信先端末までの通信経路を、前記アドレスを用いた所定の計算式で求める経路取得部と、
    前記経路取得部が求めた通信経路の中の１つを選択して前記送信元端末が送信するパケットの転送先を決定する通信経路設定部と、
    を備え、
    前記通信経路設定部は、前記トポロジーを構成する通信経路に代えて前記経路取得部が求めた通信経路を選択する
    ことを特徴とする通信端末。
12. 前記通信経路設定部は、
    前記通信状態取得部が取得した通信状態に基づき、
    前記トポロジーを構成する通信経路が利用できるか否かを判定し、
    利用できるときはその通信経路を選択し、
    利用できなくなっているときは前記トポロジーを構成する通信経路に代えて前記経路取得部が求めた通信経路を選択する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の通信端末。
13. 前記通信状態取得部は、
    前記送信元端末と前記他通信端末との間の通信品質を取得しておき、
    前記通信経路設定部は、
    その通信品質が所定基準以下の通信端末を含む通信経路を選択対象から除外する
    ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の通信端末。
14. 前記通信状態取得部の処理結果を格納する記憶手段を備え、
    前記通信状態取得部は、
    各前記他通信端末との通信可否を表す情報を前記記憶手段に格納し、
    前記通信経路設定部は、
    その通信可否を表す情報を前記記憶手段から取得し、
    その情報に基づき通信不可の通信端末を含む通信経路を選択対象から除外する
    ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の通信端末。
15. 前記通信経路設定部は、
    前記トポロジーに従って前記送信元端末から前記送信先端末までパケットを中継する回数と、
    前記トポロジーに従って各前記他通信端末から前記送信先端末までパケットを中継する回数と、
    を前記トポロジーに基づき求め、
    両者の比較により前記送信元端末が送信するパケットの転送先を決定する
    ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載の通信端末。
16. 前記マルチホップ無線ネットワークはツリー状のトポロジーで構成されており、
    前記記憶部は、
    前記ツリーのルート通信端末、ルート通信端末からの最大許容中継回数、および各通信端末に接続可能な子端末の最大数を特定する情報を保持する
    ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１５のいずれかに記載の通信端末。
17. 前記記憶部は、
    前記ツリーの最大深さ、各通信端末に接続可能な中継機器の最大数、および各通信端末に接続可能な非中継機器の最大数を特定する情報を保持する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の通信端末。
18. 前記経路取得部は、
    前記送信元端末と前記ルート通信端末の間の第１通信経路、
    各前記他通信端末と前記ルート通信端末の間の第２通信経路、
    および前記ルート通信端末と前記送信先端末の間の第３通信経路、
    を前記トポロジーに基づき求め、
    前記第１通信経路と前記第３通信経路を足し合わせてその重複部分を削除することで前記送信元端末から前記送信先端末までの通信経路を求め、
    前記第２通信経路と前記第３通信経路を足し合わせてその重複部分を削除することで各前記他通信端末から前記送信先端末までの通信経路を求める
    ことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の通信端末。
19. 前記通信経路設定部が選択した通信経路に基づき前記送信元端末が送信するパケットを転送することに失敗した際に、
    前記通信経路設定部の処理を再度実行して他の通信経路を選択する
    ことを特徴とする請求項１１ないし請求項１８のいずれかに記載の通信端末。
20. 請求項１１ないし請求項１９のいずれかに記載の通信端末を１ないし複数有する
    ことを特徴とする無線ネットワークシステム。

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