JP2012015897A - トポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間の通信経路を発見することができるトポロジー発見方法を得ること。
【解決手段】複数のノードとゲートウエイを備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、ゲートウエイが、２ホップ以内の通信経路ごとに、通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するステップと、ゲートウエイが、前記リンク情報に基づいて通信相手のノードごとに通信経路の優先順位を決定するステップと、ゲートウエイが、通信経路ごとの優先順位をトポロジーテーブルとして保持するステップと、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、トポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムに関する。

ＦＡ（Factory Automation）等に用いられる工業用の無線通信では、機器をリアルタイムに制御する必要があり、短いレイテンシー（低レイテンシー）が要求される場合が多い。このため、従来の工業用無線通信のトポロジー発見方式では、ゲートウエイ装置が無線ノード装置とダイレクトに通信を行う、スター型トポロジー（Star Topology）を前提に検討が行われている。スター型トポロジーでは、ゲートウエイ装置が無線ノード装置とダイレクトに通信を行うため、あるリンクで障害が発生すると代替ルートが無い。

一方、適応的に経路を選択するマルチホップ通信が近年用いられるようになっている。マルチホップ通信では、無線ノードの追加や位置変更などに柔軟に対応し適応的に経路を選択する。例えば、下記特許文献１では、ＨＥＬＬＯメッセージを用いて通信品質の評価値を交換・管理することにより、品質の劣化したリンクを避けて経路を選択する方法が提案されている。

特開２００８−３０１４４４号公報

しかしながら、上記従来の工業用無線通信技術によれば、スター型トボロジーを前提としているため、上述のようにダイレクトな通信経路に障害が発生した場合の代替経路がなく、障害通知や設定変更指示等のメッセージを送信することができない、という問題点があった。また、ゲートウエイ装置は、ダイレクトに通信できない場所に無線ノード装置が存在した場合に無線ノードの存在を発見できない。そのため、設置場所などの設定変更を促す処理を起動することができないという問題点があった。

一方、マルチホップ通信では、適応的に経路を選択できるため、各無線ノード装置は、ダイレクトに通信できない無線ノード装置との通信を行うことができる。しかし、マルチホップ通信は、中継する無線ノード装置の数がダイレクト通信に比べ多く、また中継する無線ノード装置の数が不定であるため、レイテンシーが大きくなる可能性が高い。そのため、短いレイテンシーが要求される通信には要求を満たさない可能性がある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間の通信経路を発見することができるトポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するリンク情報取得ステップと、前記送信元装置が、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間の通信経路を発見することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。 図２は、ノードの機能構成例を示す図である。 図３は、ゲートウエイの機能構成例を示す図である。 図４は、ＨＥＬＬＯメッセージのフォーマット例を示す図である。 図５は、トポロジー発見処理手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、トポロジーテーブルの一例を示す図である。 図７は、経路選択手順の一例を示すフローチャートである。 図８は、自局リンク情報として３つの種別の情報を用いる場合のトポロジーテーブルの一例を示す図である。 図９は、ＲＴＴの測定方法の一例を示すチャート図である。

以下に、本発明にかかるトポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、無線通信機能を有するゲートウエイ（Gateway）１と、無線通信装置であるノード２−１〜２−４と、で構成される。なお、図１の構成例では、ノードの台数を４台としているが、ノードの台数はこれに限らず何台としてもよい。図１では、直接無線接続可能なリンクを点線の矢印で示している。

図２は、本実施の形態のノード２−１の機能構成例を示す図である。ノード２−２〜２−４の構成は、ノード２−１の構成と同様である。図２に示すように、ノード２−１は、受信した無線信号に対して所定の受信処理を行い、また送信するデータに所定の送信処理を行い無線信号として送信する無線送受信部２１と、無線信号として送信する各メッセージを生成し、また受信した各メッセージを処理し、通信システム内のリンクごとのリンク情報（リンクの品質を示す情報等）を管理する制御部（リンク情報取得部）２２と、ＨＥＬＬＯメッセージにより送受信する情報であるＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルを保持するテーブル保持部２３と、を備える。

図３は、本実施の形態のゲートウエイ１の機能構成例を示す図である。ゲートウエイ１は、ノード２−１と同様の無線送受信部２１および制御部２２を備え、さらに、通信経路を選択する経路選択部２４と、テーブル保持部２５と、を備える。また、ゲートウエイ１のテーブル保持部２５は、ノード２−１のテーブル保持部２３と同様にＨＥＬＬＯメッセージ管理テーブルを保持するとともに、さらに経路選択を行うために用いるトポロジーテーブルを保持する。

本実施の形態の通信システムは、例えば工業用無線通信を行う通信システムである。例えば産業用のコントローラをゲートウエイ１に接続し、産業用のセンサやアクチュエータ等をノード２−１〜２−４に接続し、ゲートウエイ１とノード２−１〜２−４とが無線通信を行うことにより、コントローラとセンサまたはアクチュエータとの間の通信を実現できる。

従来の工業用無線通信技術では、レイテンシーを短くするために、ゲートウエイと各ノードが直接無線通信を行うスター型トボロジーを前提としている。例えばＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇワーキンググループでは、スター型トポロジーにおいて、発見モード、設定モード、運用モードという動作状態を持ち、発見モードにおいて、ネットワークセットアップや既存ネットワークへ新たなデバイスの追加などの、トポロジー発見処理を行うことが提案されている。このトポロジー発見処理では、ゲートウエイが送信するビーコン信号を無線ノード装置が受信し、無線ノード装置がこれに対してレスポンス信号を返すことにより、トポロジー発見を行っている。

一方、上述のＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇワーキンググループで検討されているようなトポロジー発見処理では、スター型トボロジーを前提としているため、ダイレクトな通信経路に障害が発生した場合の代替経路がなく、障害通知や設定変更指示等のメッセージを送信することができない。

これに対し、本実施の形態では、ゲートウエイ１とノード２−１〜２−４との間の通信経路として、直接無線通信経路だけでなく、所定のホップ数（中継ノード数）以下となる経路を把握し、把握した経路のなかから通信に用いる経路を選択する。したがって、ダイレクトな通信経路に障害が発生した場合でも、他のノード２−１〜２−４を中継ノードとして用いる通信経路を確保できる。

上述の所定のホップ数は、例えば、レイテンシーに対する要求値に基づいて決定しておく。レイテンシーに対する要求値は通信システムによって異なるが、ＦＡ向けの技術規格を検討しているＩＳＡ（International Society of Automation）１００ ＷＧ（Working Group）１６では、レイテンシーの基準値を１０ｍｓとしている。１ホップ（１回の送信、または転送）の所要時間は装置によるが数ｍｓ程度と考えられる。仮に、１ホップの所要時間を５ｍｓと仮定すると、ＩＳＡ１００ ＷＧ１６のレイテンシーの基準値１０ｍｓ以下となるためには、２ホップ以下であればよい。したがって、この場合には、所定のホップ数として２を設定する。以下の説明では、所定のホップ数を２とする場合を例に説明する。なお、所定のホップ数は２に限らず、通信システムに対する要求と、通信システムでの処理時間等に応じて適切に設定すればよい。

例えば、図１の構成例では、ゲートウエイ１とノード２−１を無線接続する場合、いくつかの通信経路が考えられる。まず、ゲートウエイ１とノード２−１を直接無線接続する通信経路１０がある。次に、ゲートウエイ１と直接無線接続する他のノードを経由して、ゲートウエイ１とノード２−１を２ホップで接続する通信経路（２ホップ経路）として、ノード２−２を経由する通信経路１１とノード２−３を経由する通信経路１２とノード２−４を経由する通信経路１３と、の３つの通信経路がある。このようなトポロジーを２ホップメッシュネットワーク型トポロジーと呼ぶ。

メッシュネットワーク型トポロジーとしては、例えばノード２−３とノード２−４を経由してゲートウエイ１とノード２−１を無線接続する３ホップ経路やノード２−３とノード２−４とノード２−２とを経由する４ホップ経路もあるが、本実施の形態では上述のように、所定のホップ数を２とするため、スター型トポロジー（ゲートウエイ１とノード２−１〜２−４との直接無線通信）と２ホップメッシュネットワーク型トポロジーを対象としてトポロジー発見を実施する。

また、本実施の形態では、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４は、所定のホップ数（２ホップ）までの経路を把握するために、報知メッセージを定期的に交換し、この報知メッセージに基づいてトポロジー発見処理を行う。本実施の形態では、この報知メッセージとして、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）のＭＡＮＥＴ（Mobile Ad−hoc Networks）ワーキンググループで検討された、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコル（ＲＦＣ（Request For Comments）３６２６）に基づくＨＥＬＬＯメッセージを拡張したメッセージを用いる。図１では、ブロック矢印で示したＨＥＬＬＯメッセージ送信方向１４が、本実施の形態のＨＥＬＬＯメッセージが送信される方向を示している。なお、図１では、簡単のため、符号は１つのＨＥＬＬＯメッセージ送信方向１４にしか付していないが、他のブロック矢印も同様にＨＥＬＬＯメッセージ送信方向を示す。

ＯＬＳＲプロトコルでは、各ノードは、自ノード情報と隣接リンク情報を搭載したＨＥＬＬＯメッセージをブロードキャストにより周期的に送信する。各ノードは、受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて、隣接ノードのアドレス等を取得する。そして、取得した情報に基づいて、隣接リンク情報、隣接ノード情報および２ホップ隣接リンク情報等の管理を行っている。具体的には、ＯＬＳＲプロトコルでは、まず、自分のアドレスの入ったＨＥＬＬＯメッセージを隣接ノードへ向けて送信する。これをすべてのノードが行なうことにより、各ノードは隣接ノード情報（隣接ノードのアドレス）を知ることができる。そして、各ノードは、自身が把握した隣接ノード情報をＨＥＬＬＯメッセージに格納して送信する。これにより、各ノードは、自身の隣接ノードの先の（２ホップの）ノードの情報を知ることができる。

図４は、本実施の形態のＨＥＬＬＯメッセージのフォーマット例を示す図である。本実施の形態のＨＥＬＬＯメッセージのフォーマットのうち、予約フィールドを示すReserved（予約）と、ＨＥＬＬＯメッセージの送信間隔を示すHtimeと、再送への積極度を示すWillingnessと、隣接ノードとの間のリンクの状態などのリンク情報を示すLink Codeと、リンクメッセージのサイズを示すLink Message Sizeと、隣接ノードのインターフェースアドレスを示すNeighbor Interface Address ＃Ｎ（Ｎ＝１，２，…）と、は、通常のＯＳＬＲのＨＥＬＬＯメッセージと同様である。

なお、図４には、ＨＥＬＬＯメッセージが送信されるパケットのメッセージ部分を示しているが、これ以外にＨＥＬＬＯメッセージを格納したパケットには所定のヘッダが付加されており、このヘッダには、宛先のアドレスや送信元のアドレスが格納されているとする。例えば、ＯＳＬＲパケットでは、Originator Addressのフィールドに送信元のアドレスを格納する。

本実施の形態ＨＥＬＬＯメッセージは、通常のＯＳＬＲのＨＥＬＬＯメッセージの各フィールドに加え、隣接ノードごとに（隣接ノードのインターフェースアドレスごとに）、自局リンク情報（ＬＩ：Link Information）と、隣局リンク情報（ＮＬＩ：Neighbor Link Information)と、のフィールドを有する。そして、自局リンク情報はＬＩ０，ＬＩ１の２種類の情報で、隣局リンク情報はＮＬＩ０，ＮＬＩ１の２種類の情報で、それぞれ構成される。

ＬＩ０，ＬＩ１は、それぞれ隣接ノードとの間のリンクの品質を示す情報であり、パケット伝送品質（ＨＥＬＬＯメッセージの受信率（ロス率），ＰＥＲ（Packet Error Rate）等）、無線品質（ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator），ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise power Ratio）等）、トラヒック量、通信（変調）レート等のうち１つ以上を用いることができる。たとえば、ＬＩ０としてＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を用い、ＬＩ１としてＰＥＲ（Packet Error Rate）を用いることができる。

また、ゲートウエイ１および各ノード２−１〜２−４は、受信したＨＥＬＬＯメッセージにより、隣接ノードとの間の逆方向リンクのＬＩ０，ＬＩ１（隣接ノードにおいて、自装置から送信した無線信号に基づいて算出したＬＩ０，ＬＩ１）を取得することができる。ゲートウエイ１および各ノード２−１〜２−４は、ＮＬＩ０，ＮＬＩ１として、受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納されたＬＩ０，ＬＩ１に基づいて、ＮＬＩ０，ＮＬＩ１を決定する。例えば、ゲートウエイ１は、送信するＨＥＬＬＯメッセージのノード２−１に対応するＮＬＩ０，ＮＬＩ１のフィールドには、ノード２−１から受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納されたゲートウエイ１に対応するＬＩ０，ＬＩ１を格納する。

なお、ＬＩ０，ＬＩ１，ＮＬＩ０，ＮＬＩ１のそれぞれのビット数は何ビットとしてもよいが、図４では一例としてそれぞれ８ビットとして場合を示している。また、図４では、自局リンク情報および隣局リンク情報をそれぞれ２種類とする例を示しているが、自局リンク情報および隣局リンク情報は、それぞれ１種類としてもよいし、３種類以上としてもよい。自局リンク情報および隣局リンク情報の格納順は図４の例に限らず、どのような順序としてもよい。

なお、本実施の形態では、ＯＳＬＲのＨＥＬＬＯメッセージを拡張したＨＥＬＬＯメッセージを用いる例を説明したが、隣接ノードごとの自局リンク情報および隣局リンク情報を格納した報知メッセージであれば他の形式の報知メッセージを用いてもよい。

つぎに、本実施の形態の動作を説明する。図５は、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４が実施するトポロジー発見処理手順の一例を示すフローチャートである。また、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４では、制御部２２がＨＥＬＬＯメッセージを生成して、一定周期（ＨＥＬＬＯメッセージのＨｔｉｍｅとして格納する周期）ごとに無線送受信部２１経由で送信しているとする。なお、初期の段階（他のゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４からのＨＥＬＬＯメッセージを受信していない状態）では、隣接ノードのインターフェースアドレスや自局リンク情報および隣局リンク情報などは把握できていないため、これらの項目は格納しなくてよく、自ノードのアドレスが格納されていればよい。なお、ここでは、一例としてゲートウエイ１の動作を説明するが、ノード２−１〜２−４も同様の動作を実施する。

ゲートウエイ１の制御部２２は、自局リンク情報の更新周期内での経過時間を計測するためのタイマの時刻ｔを０に初期化する（ステップＳ１１）。そして、ゲートウエイ１の制御部２２は、ＨＥＬＬＯメッセージの受信を待機する（ステップＳ１２）。

ゲートウエイ１の制御部２２は、無線送受信部２１経由でＨＥＬＬＯメッセージを受信すると、ＨＥＬＬＯメッセージに格納されている情報を保持するとともに、受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて、当該ＨＥＬＬＯメッセージの送信元のゲートウエイ１またはノード２−２〜２−４との間のリンクについての自局リンク情報を算出するための情報を一時情報として保持する（ステップＳ１３）。

なお、自局リンク情報は、上述のように、パケット伝送品質、無線品質、トラヒック量、通信（変調）レート等のうち１つ以上である。ここでは、例えば、ＬＩ０としてＲＳＳＩを用い、ＬＩ１としてＰＥＲを用いるとすると、ステップＳ１３では、１回分のＨＥＬＬＯメッセージ受信時のＲＳＳＩを求めて一時情報として保持し、また１回分のＨＥＬＬＯメッセージ受信時のパケットごとのエラーの有無を一時情報として保持するとする。なお、ＨＥＬＬＯメッセージを複数のノード２−１〜２−４から受信した場合には、これらのＨＥＬＬＯメッセージの送信元ごとに（リンクごとに）、一時情報を保持する。

つぎに、ゲートウエイ１の制御部２２は、ｔが所定のしきい値Ｔ以下か否か（ｔ＝０とした時点から時間Ｔが経過していないか否か）を判断し（ステップＳ１４）、ｔがＴより小さい場合（ステップＳ１４ Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に戻り、ＨＥＬＬＯメッセージの受信を待機する。

ｔがＴ以上となった場合（ステップＳ１４ Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻りステップＳ１１からの処理を行うとともに、保持している一時情報に基づいて自局リンク情報を算出する（ステップＳ１５）。例えば、ＬＩ０がＲＳＳＩの場合には、保持しているＲＳＳＩの一時情報の数がＮ個であったとすると、これらＮ個の平均値、移動平均値、最大値等の演算値を求め、この演算値をＬＩ０とする。また、ＬＩ１がＰＥＲの場合は、保持しているＰＥＲの一時情報（パケットのエラーの有無）に基づいて、ＰＥＲを算出する。このようにして、周期ＴごとにＬＩ０およびＬＩ１を更新することができる。

そして、ゲートウエイ１の制御部２２は、隣接ノードごとに、受信したＨＥＬＬＯメッセージで通知された当該隣接ノードのアドレスと、当該隣接ノードに対応する算出した自局リンク情報と、を格納したＨＥＬＬＯメッセージを生成する（ステップＳ１６）。この際、ステップＳ１３で受信したＨＥＬＬＯメッセージにゲートウエイ１に対応するＬＩ０およびＬＩ１が格納されていた場合には、格納されていたＬＩ０およびＬＩ１を、当該ＨＥＬＬＯメッセージの送信元のノードに対応するＮＬＩ０およびＮＬＩ１として、生成するＨＥＬＬＯメッセージに格納する。

具体的には、例えば、ゲートウエイ１がノード２−１から受信したＨＥＬＬＯメッセージのNeighbor Interface Address ＃１にゲートウエイ１のアドレスが格納され、このアドレスに対応するＬＩ０およびＬＩ１（受信ＬＩ０および受信ＬＩ１とする）が格納されていたとする。また、ゲートウエイ１から送信するＨＥＬＬＯメッセージのNeighbor Interface Address ＃１としてノード２−１のアドレスを格納するとする。この場合、ゲートウエイ１は、生成するＨＥＬＬＯメッセージのNeighbor Interface Address ＃１に対応するＮＬＩ０，ＮＬＩ１として、それぞれ、受信ＬＩ０，受信ＬＩ１をそれぞれ格納する。

つぎに、ゲートウエイ１の制御部２２は、算出した自局リンク情報と受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて得られる情報（隣接ノードのインターフェースアドレスや隣接ノードごとのＬＩ０，ＮＬＩ０等）とに基づいて、テーブル保持部２５に格納しているＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルを更新する（ステップＳ１７）。なお、ＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルには、自局が送信するＨＥＬＬＯメッセージに格納する情報と、受信したＨＥＬＬＯメッセージから抽出した情報と、を格納する。

以上のようなトポロジー発見処理をゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４が実施することにより、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４は、ＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルにより、通信システム内のリンクごとのリンク情報（リンクの品質情報を含む）を管理することができる。

なお、以上の説明では、周期Ｔごとに一時情報に基づいて自局リンク情報を求めるようにしたが、周期で管理せずに、例えば、受信したＨＥＬＬＯメッセージ数がＮ個になった場合に、Ｎ個分の一時情報に基づいて自局リンク情報を求めるようにしてもよい。また、送信元のノード２−１〜２−４によって、ゲートウエイ１がＨＥＬＬＯメッセージを受信しはじめる時刻が異なる場合等には、ＨＥＬＬＯメッセージの送信元ごとに経過時間を管理し、送信元ごとに所定の周期で自局リンク情報を求めるようにしてもよい。

また、以上の説明では、自局リンク情報をＨＥＬＬＯメッセージに基づいて算出するようにしたが、自局リンク情報は隣接ノードとの間（自局が隣接ノードから受信する方向の）のリンクの品質を示す値であればよく、例えばＨＥＬＬＯメッセージ以外の受信信号に基づいて算出した無線品質等であってもよい。

図６は、本実施の形態のトポロジーテーブルの一例を示す図である。図６では、自局リンク情報として１つの情報（ＬＩ０）を用いる例を示している。ゲートウエイ１の制御部２２は、各ノード２−１〜２−４から受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて求めた自局リンク情報と、受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納された他のノード２−１〜２−４における自局リンク情報および隣局リンク情報と、に基づいてトポロジーテーブルを生成および更新し、テーブル保持部２５に格納する。

図６に示すようにトポロジーテーブルは、まず、自装置が直接無線通信可能な１ホップノード（ノード２−１〜２−４）ごとの情報を有する。そして、１ホップノードごとに、さらに当該ノードを経由して自装置が２ホップで無線通信可能となるノード（２ホップノード）への経路情報（図６のテーブルの一行分の情報に相当）を有する。

例えば、１ホップノードをノード２−１とする情報は、２ホップノードがｎｏｎｅ（すなわちノード２−１と直接無線通信）の経路の情報、ノード２−１を経由したノード２−２との間の経路の情報、ノード２−１を経由したノード２−３との間の経路の情報、およびノード２−１を経由したノード２−４との間の経路の情報の４つの経路の情報で構成される。

トポロジーテーブルの各経路の情報は、自局リンク情報、隣局リンク情報、往復リンク情報、リンク情報メトリック、経路候補優先順位、１位の中継数および２位の中継数で構成される。

自局リンク情報としては、２ホップノードがｎｏｎｅの経路については、上述したステップＳ１６で算出した自局リンク情報を格納し、２ホップノードがｎｏｎｅ以外の経路については、１ホップノードが算出した自局リンク情報（すなわち１ホップノードから受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納された２ホップノードのインターフェースアドレスに対応するＬＩ０）を格納する。

隣局リンク情報としては、２ホップノードがｎｏｎｅの経路については、１ホップノードが算出したゲートウエイ１との間の経路の自局リンク情報（１ホップノードから受信したゲートウエイ１のインターフェースアドレスに対応するＬＩ０）を格納する。また、２ホップノードがｎｏｎｅ以外の経路については、隣局リンク情報としては、１ホップノードでの隣局リンク情報（すなわち１ホップノードから受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納された２ホップノードのインターフェースアドレスに対応するＮＬＩ０）を格納する。

なお、図６では、自局リンク情報と隣局リンク情報は、それぞれ無線品質の良さを０（品質が悪い）〜１（品質が良い）の間の数値として正規化して表すこととする。例えば、自局リンク情報および隣局リンク情報としてＲＳＳＩを用いる場合は、値が大きい方が、電力強度が大きくなり無線品質が良い。したがって、例えば、ＲＳＳＩで表現されている自局リンク情報や隣局リンク情報にそれぞれ所定の値を乗算する（または所定の値で除する）ことにより、０（品質が悪い）〜１（品質が良い）の値に変換する。また、ＰＥＲの場合には、数値が小さい方が、品質が良いため、１からＰＥＲで表現されている自局リンク情報や隣局リンク情報の値を減じて正規化する等の演算を行う。

また、図６では、２ホップ経路までの通信経路のなかから通信経路を選択する例を示している。３ホップ以上のＭホップの経路までの通信経路のなかから通信経路を選択する場合には、図６にさらに、３ホップノードからＭホップノードまでの列を追加し、Ｍホップノードまでの通信経路ごとに、リンク情報メトリック等を求めるようにすればよい。

往復リンク情報（ＲＴＬＩ：Round Trip−Link Information）は、当該経路の自局リンク情報（ＬＩ）と隣局リンク情報（ＮＬＩ）とに基づいて求めた演算値を格納する。この演算値としては、例えば自局リンク情報（ＬＩ）と隣局リンク情報（ＮＬＩ）と積（ＲＴＬＩ＝ＬＩ＊ＮＬＩ）を用いることができる。なお、積の代わりに和を用いる等、また所定も重み付け係数を乗じて加算する等、ＮＬＩとＬＩのそれぞれが大きくほどＲＴＬＩが大きくなるような算出方法を用いればどのような算出方法としてもよい。自局リンク情報と隣局リンク情報とは、同一経路の逆方向のリンクについてのリンク情報を示している。したがって、往復リンク情報は、双方向のリンク情報を反映したリンク情報である。

リンク情報メトリック（ＬＩＭ）としては、２ホップノードがｎｏｎｅの場合には、往復リンク情報の逆数（ＬＩＭ＝１／（ＬＩ＊ＮＬＩ））を格納する。２ホップノードがｎｏｎｅの以外場合には、リンク情報メトリックとしては、往復リンク情報の逆数と、同一１ホップノードの情報内の２ホップノードがｎｏｎｅの場合のリンク情報メトリックと、の和を格納する。リンク情報メトリックは、経路ごとのメトリックを示す。一般に経路選択の際に、メトリックが小さい経路を優先して選択する。一方、自局リンク情報（隣局リンク情報も同様）は、値が大きい方が、品質が良くなるように正規化されているため、リンク情報メトリックとして往復リンク情報の逆数をとることにより、リンク情報メトリックが小さい経路を選択することにより品質の良い経路が選択されるようになる。

例えば、１ホップノードがノード２−１で２ホップノードがｎｏｎｅの経路（図６の最上行のの経路）では、自局リンク情報の欄にはノード２−１から受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて算出した自局リンク情報を正規化した値を格納し、隣局リンク情報の欄には、ノード２−１から受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納されているゲートウエイノード１に対応するＬＩ０を正規化した値を格納する。そして、往復リンク情報には、自局リンク情報（０．６０）と隣局リンク情報（０．５０）目の積（０．５０×０．６０＝０．３０）を格納し、リンク情報メトリックは、往復リンク情報の逆数（１／０．３０＝３．３３）を格納する。

１ホップノードがノード２−１で２ホップノードがノード２−２の経路（図６の上から２行目の経路）では、自局リンク情報の欄にはノード２−１から受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納されたノード２−２に対応するＬＩ０を正規化した値を格納し、隣局リンク情報の欄には、ノード２−１から受信したＨＥＬＬＯメッセージに格納されているノード２−２に対応するＮＬＩ０を正規化した値を格納する。そして、往復リンク情報には自局リンク情報（０．９０）と隣局リンク情報（０．９０）目の積（０．９０×０．９０＝０．８１）を格納し、リンク情報メトリックは、往復リンク情報の逆数と、２ホップノードがｎｏｎｅの場合のリンク情報メトリックとの和（１／０．８１＋３．３３＝４．５７）を格納する。

なお、ここではリンク情報メトリックとして往復リンク情報の逆数をとるようにしたが、往復リンク情報に基づいて品質の良い経路ほど値が小さくなるようにリンク情報メトリックを決定する方法であれば他の演算方法を用いてもよい。さらに、往復リンクを経由せず、自局リンク情報と隣局リンク情報とを用いて品質の良いほど値が小さくなるように直接情報リンク情報メトリックを求めるようにしてもよい。

経路候補優先順位には、通信先ごとの通信経路の優先順位を格納する。この経路候補優先順位は、次のように求める。まず、図６に例示したトポロジーテーブルから通信先の宛先が同一となる経路を抽出する。そして、抽出した経路のリンク情報メトリックを小さい順に高順位（順位が小さい値）になるように順位付けを行い、この順位を通信先ごとの経路候補優先順位として格納する。図６の例では、経路候補優先順位の欄に通信先のノードをカッコ内に記載している。これらの処理を通信先ごとに実施する。

例えば、ノード２−１を通信先とする経路（ゲートウエイ１とノード２−１との間の通信経路）としては、「ゲートウエイ１−ノード２−１」、「ゲートウエイ１−ノード２−２−ノード２−１」、「ゲートウエイ１−ノード２−３−ノード２−１」、「ゲートウエイ１−ノード２−４−ノード２−１」（図６の最上行目、６行目、１０行目、１４行目の経路）の４つの経路を抽出する。これらの経路のリンク情報メトリックは、それぞれ３．３３，２．３５，２．９５，５．３７であるから、最も小さい値２．３５となる経路、すなわち「ゲートウエイ１−ノード２−２−ノード２−１」の経路が優先順位１となる。

また、１位の中継数は、１ホップノードを同一とする経路の集合のうち、直接無線接続する経路以外の経路（中継ノードを含む経路）で経路候補優先順位が１となる経路とその数を示しており、２位の中継数は、１ホップノードを同一とする経路の集合のうち、直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が２となる経路とその数を示している。図６では、直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が１となる経路に、１位の中継数の欄に丸を記載している。同様に、直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が２となる経路に、２位の中継数の欄に丸を記載している。

また、図６では、１ホップノードごとに２ホップノードがｎｏｎｅの行の１位の中継数，２位の中継数の欄に、当該１ホップノードを１ホップノードとする経路の集合のうちの直接無線接続する経路以外の経路で経路候補優先順位が１となる経路の数、２となる経路の数をそれぞれ記載している。

なお、１位の中継数，２位の中継数の欄は、特定のノードに中継処理が集中することを防ぐ処理（中継負荷低減処理）を行なう際に参照するために設けており、中継負荷低減処理を行わない場合には１位の中継数，２位の中継数の欄はトポロジーテーブルには設けなくてもよい。２ホップの通信経路は、他のノード（中継ノード）を経由した通信を行うことになる。通信先のノードが異なっても、同一の中継ノードを用いる場合も想定される。このような場合、中継ノードでの処理負荷が集中するため、１つの中継ノードが中継する通信経路の数（以下、中継装置数という）に制限を求めることにより、処理負荷の集中を避けることができる。

したがって、本実施の形態では、中継負荷低減処理としては、経路選択の際、通信経路ごとの優先順位だけでなく、通信経路ごとの中継ノードの中継数も考慮する処理を行う。例えば、図６の例では、ノード２−２およびノード２−３では１位の中継数や２位の中継数の経路数が多く、ノード２−１およびノード２−４では１位の中継数や２位の中継数の経路数が少ない。そのため、ノード２−２およびノード２−３の方が、ノード２−１およびノード２−４に比べ、中継負荷が集中する可能性が高い。

例えば、ゲートウエイ１とノード２−３との中継装置数の上限を１とする。そして、例えば、ゲートウエイ１とノード２−１との通信経路として、ノード２−２を経由した通信経路を選択し、ゲートウエイ１とノード２−３との間は直接無線接続する通信経路を選択しているとする。この場合に、ゲートウエイ１とノード２−３と間にリンク障害が生じると、ゲートウエイ１とノード２−３のとの間の２番目の優先順位の通信経路はゲートウエイ１−ノード２−２−ノード２−３の経路であるが、ノード２−２は既に中継装置数が１であり、中継装置数の上限を１とした場合、ゲートウエイ１−ノード２−２−ノード２−３の経路は選択できない。したがって、この場合は３番目の優先順位のゲートウエイ１−ノード２−４−ノード２−３を選択する。

このように、例えば、中継装置数に上限を設け、中継ノードが中継装置数の上限以内の中継を行なう範囲で、優先順位が最も高い通信経路を選択する。ゲートウエイ１は、ノード２−１〜２−４ごとに中継装置数を管理しておくこととする。トポロジーテーブルに中継装置数の欄を設け、ノード２−１〜２−４ごとに中継装置数を格納しておくようにしてもよい。また、トポロジーテーブルに現在選択中の経路を示す欄を設け、経路選択時にその欄を参照することにより、ノード２−１〜２−４ごとの中継装置数を求めるようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、ゲートウエイ１は、ＨＥＬＬＯメッセージを用いて図６に示したトポロジーテーブを生成および更新するようにしたが、２ホップまでの通信経路を構成するリンクごとの品質をそれぞれ取得すれば、ＨＥＬＬＯメッセージを用いた方法に限らず、どのような方法としてもよい。

図７は、本実施の形態の経路選択手順の一例を示すフローチャートである。図７に示す経路選択手順は、図５で説明したトポロジー発見処理が実施された後に実施される。ゲートウエイ１の経路選択部２４は、ステップＳ１７で更新されたＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルから２ホップまでの通信経路のリンク情報（自局リンク情報および隣リンク情報）を抽出してトポロジーテーブルに格納し、通信経路ごとに往復リンク情報およびリンク情報メトリックを算出し、算出結果をさらにトポロジーテーブルに格納する（ステップＳ２１）。

つぎに、ゲートウエイ１の経路選択部２４は、通信先のノードごとに、リンク情報メトリックに基づいて通信経路を順位付けし、その順位をトポロジーテーブルの経路候補優先順位として格納する（ステップＳ２２）。そして、ゲートウエイ１の経路選択部２４は、経路候補優先順位に基づいて、通信先ごとに経路を選択する（ステップＳ２３）。なお、通常は高順位の経路を優先して選択する。なお、ここでは以上の経路選択手順を経路選択部２４が行うようにしたが、制御部２２がこの処理も行うようにしてもよい。

以上のような手順でゲートウエイ１は、ノード２−１〜２−４との間の通信経路を２ホップ以内で品質の良い経路を選択することができる。

なお、ＨＥＬＬＯメッセージに格納した情報およびＨＥＬＬＯメッセージから抽出した情報（図６では、自局リンク情報と隣局リンク情報に相当）はＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルに保持されている。ここでは、説明のため、ＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルと重複する情報については、トポロジーテーブルに含めなくてもよい。ＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルと重複する情報についてトポロジーテーブルに含めない場合、自局リンク情報と隣局リンク情報については、ＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルから読出し、読みだした値に基づいて上述の往復リンク情報、リンク情報メトリック等を算出し、算出した値を経路ごとにトポロジーテーブルとして保持するようにしてもよい。すなわち、トポロジーテーブルには、往復リンク情報、リンク情報メトリック、経路候補有順位が格納されていればよい。この場合、上述の自局リンク情報および隣局リンク情報の正規化は、往復リンク情報を求める際に実施すればよい。

また、本実施の形態では、ゲートウエイ１が通信経路を選択し、各ノード２−１〜２−４は経路選択を実施しないようなマスタ−スレーブ構成に準じる場合を想定したが、これに限らず、全てのノードがそれぞれ通信経路を選択する場合には、通信システムを構成するノードがそれぞれ図３に示したゲートウエイ１と同様の構成を有し、ゲートウエイ１と同様に、トポロジーテーブルを用いて経路選択手順実施するようにすればよい。すなわち、通信システム内でデータの通信経路を選択する送信元ノード（ゲートウエイ１を含む）が、上述のゲートウエイ１と同様に、トポロジーテーブルを用いて経路選択手順実施することにより、当該送信元ノードから２ホップまでの経路で経路選択を行なうことができる。

また、本実施の形態では、往復の通信で同一通信経路を用いることとし、ゲートウエイ１が往復リンク情報に基づいてリンク情報メトリックを算出し、通信経路を選択するようにしたが、往復の通信で同一通信経路を用いる必要がない場合（例えば送信元ノードがそれぞれ送信する通信経路を選択する場合）は、送信方向のリンク情報に基づいてリンク情報メトリックを算出すようにしてもよい。

なお、図６のトポロジーテーブルでは、自局リンク情報を１つの情報とする例を示したが、この自局リンク情報を複数の種別の情報に基づいて算出した値としてもよい。具体的には、パケット伝送品質評価値（ＰＥＲ等）のＮ回分の演算値をＶ１とし、無線品質評価値（ＲＳＳＩ等）のＮ回分（ＨＥＬＬＯメッセージＮ回分）の演算値をＶ２とし、トラヒック量等の無線使用状況を評価する値の演算値をＶ３というように、ｉ番目の種別のＮ回分の演算値をＶｉ（ｉは１以上の整数）とする。その場合、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４は、例えば、以下の式（１）に基づいて自局リンク情報（ＬＩ）を算出する。なお、ａ１，ａ２，ａ３，…は重み付け係数とする。
ＬＩ＝ ａ１×Ｖ１＋ａ２×Ｖ２＋ａ３×Ｖ３＋… …（１）

ａ１，ａ２，ａ３，…は、各情報の重要度等に基づいてあらかじめ設定しておく。なお、ａ１，ａ２，ａ３，…を更新するための手段を設け、ａ１，ａ２，ａ３，…を更新できるようにしてもよい。

また、複数の種別の情報を上述のように１つの自局リンク情報として統合せずに、複数のリンク情報として管理し（ＨＥＬＬＯメッセージに格納して送信し）、経路選択時に複数の種別の情報を統合するようにしてもよい。

図８は、自局リンク情報として３つの種別の情報を用いる場合に、ゲートウエイ１が保持するトポロジーテーブルの一例を示す図である。この例では、自局リンク情報としてＬＩ０，ＬＩ１，ＬＩ２の３つを、隣局リンク情報としてＮＬＩ０，ＮＬＩ１，ＮＬＩ２の３つをそれぞれ用いる。例えば、ＬＩ０およびＮＬＩ０としてＲＳＳＩを、ＬＩ１およびＮＬＩ１としてＰＥＲを、ＬＩ２およびＮＬＩ２として往復遅延時間（ＲＴＴ（Round Trip Time））を用いることができる。

なお、図８では、ＨＥＬＬＯメッセージにより交換および管理される自局リンク情報（ＬＩ０、ＬＩ１，ＬＩ２）と隣局リンク情報（ＮＬＩ０，ＮＬＩ１，ＮＬＩ1）を記載していない。自局リンク情報（ＬＩ）と隣局リンク情報（ＮＬＩ）は、ＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルに格納されており、図８の例ではＨＥＬＬＯメッセージ情報管理テーブルと重複する情報を含まない例を示している。

図８のトポロジーテーブルでは、リンク情報ごとに同一リンクについての自局リンク情報と隣局リンク情報とに基づいて往復リンク情報を算出し、算出した往復リンク情報に基づいてリンク情報ごとのリンク情報メトリックを求める。すなわち、ＬＩ０とＮＬＩ０とに基づいて、往復リンク情報＃０を算出し、ＬＩ１とＮＬＩ１とに基づいて往復リンク情報＃１を算出し、ＬＩ２とＮＬＩ２とに基づいて往復リンク情報＃２を算出する。そして、往復リンク情報＃０に基づいて、図６の例と同様にリンク情報メトリック＃０を算出し、復リンク情報＃１に基づいてリンク情報メトリック＃１を算出し、往復リンク情報＃２に基づいてリンク情報メトリック＃２を算出する。

そして、リンク情報メトリック（総合）として、リンク情報メトリック＃０〜リンク情報メトリック＃２の総和を格納する。経路候補優先順位については、リンク情報メトリック（総合）に基づいて順位付けを行う。１位の中継数および２位の中継数については、図６の例と同様である。

例えば、１ホップノードがノード２−１で２ホップノードがｎｏｎｅの経路（図８の最上行）については、リンク情報メトリック＃０，＃１，＃２の欄には、それぞれ往復リンク情報＃０，＃１，＃２の逆数を格納する。そして、リンク情報メトリック（総和）の欄には、リンク情報メトリック＃０，＃１，＃２の総和を格納する。

また、例えば、１ホップノードがノード２−１で２ホップノードがノード２−２の経路（図８の２行目）では、リンク情報メトリック＃０の欄には、図８の２行目の往復リンク情報＃０の値の逆数と、２ホップノードがｎｏｎｅの場合（図８の最上行）のリンク情報メトリック＃０の値と、の和を格納する。同様に、リンク情報メトリック＃１の欄には、図８の２行目の往復リンク情報＃１の値の逆数と、２ホップノードがｎｏｎｅの場合（図８の最上行）のリンク情報メトリック＃１の値と、の和をそれぞれ格納し、リンク情報メトリック＃２の欄には、図８の２行目の往復リンク情報＃２の値の逆数と、２ホップノードがｎｏｎｅの場合（図８の最上行）のリンク情報メトリック＃２の値と、の和をそれぞれ格納する。そして、図８の２行目のリンク情報メトリック（総和）には、図８の２行目のリンク情報メトリック＃０，＃１，＃２の総和を格納する。

そして、ゲートウエイ１は、図８に例示したトポロジーテーブルに基づいて、上述の経路選択手順と同様に、通信先ごとに、使用する通信経路を選択する。図８の例では、例えば、ゲートウエイ１とノード２−１との間の通信経路として、「ゲートウエイ１−ノード２−１」、「ゲートウエイ１−ノード２−２−ノード２−１」、「ゲートウエイ１−ノード２−３−ノード２−１」、「ゲートウエイ１−ノード２−４−ノード２−１」（図８の最上行目、６行目、１０行目、１４行目の経路）の４つの経路がある。そして、これらの経路のリンク情報メトリック（総合）の値は、それぞれ９．３７，７．４７，１０．３１，１７．７１である。したがって、リンク情報メトリック（総合）の値が最も小さい「ゲートウエイ１−ノード２−２−ノード２−１」の経路が選択される。

つぎに、図８の例で自局リンク情報＃２（ＬＩ２）として用いたＲＴＴの測定方法について説明する。ＲＴＴの測定方法はどのような測定方法を用いてもよいが、例えば以下に示す方法で測定することができる。なお、ＲＴＴは、これ自体が往復のリンク状態を表す値であるため、ＲＴＴに対応する自局リンク情報＃２としてはＲＴＴの測定値を正規化した数値を用いればよい。また、ＲＴＴについてはＨＥＬＬＯメッセージにより情報交換を行なわなくてもよいため、ここでは、ゲートウエイ１がＲＴＴを測定することとする。なお、ＲＴＴのみをリンク情報として用いる場合には、ＨＥＬＬＯメッセージに自局リンク情報および隣局リンク情報を含まなくてもよい。

図９は、ＲＴＴの測定方法の一例を示すチャート図である。まず、ゲートウエイ１とノード２−１〜２−４の間で、上述したトポロジー発見処理が実施される（ステップＳ３１）。ゲートウエイ１は、トポロジー発見処理により、１ホップノードと２ホップノードのインターフェースアドレスを取得することができる。ゲートウエイ１は、１ホップノードと２ホップノードのインターフェースアドレスを取得した後に、１ホップノードうちの１つに対してユニキャストにより応答を要求するプローブパケット（Ｐｒｏｂｅ）を送信する（ステップＳ３２）。１ホップノードは、当該プローブパケットを受信すると、最短時間で受信したプローブパケットに対する応答として当該プローブパケットをゲートウエイ１へ返送する（ステップＳ３３）。

ゲートウエイ１では、ステップＳ３でプローブパケットを送信した送信時間を保持しておき、また返送されたプローブパケットを受信した受信時刻を保持し、送信時間と受信時間とに基づいてＲＴＴを算出する（ステップＳ３４）。

そして、ゲートウエイ１は、ステップＳ３２でプローブパケットを送信した際の１ホップノードを経由する２ホップノードのうちの１つに対して、当該１ホップノードを経由した経路でユニキャストによりプローブパケット（Ｐｒｏｂｅ）を送信する（ステップＳ３５，Ｓ３６）。２ホップノードは、当該プローブパケットを受信すると、最短時間でプローブパケットを当該１ホップノード経由でゲートウエイ１へ返送する（ステップＳ３７，Ｓ３８）。

ゲートウエイ１では、ステップＳ３５でプローブパケットを送信した際の送信時間を保持しておき、また返送されたプローブパケットを受信した受信時刻を保持し、送信時間と受信時間とに基づいてＲＴＴを算出する（ステップＳ３９）。そして、同一の１ホップノードを経由する２ホップノードについて、それぞれステップＳ３５からステップＳ３９を実施して、２ホップノードごとにＲＴＴを求める。さらに、１つの１ホップノードごとに、これらの処理を終了すると、他の１ホップノードについてステップＳ３２以降の処理を同様に実施する。

なお、図９の手順は一例であり、２ホップまでの経路ごとにＲＴＴを算出することができれば、プローブパケットの送信の順序はどのような順序としてもよい。また、ここでは１ホップノードごとに上述のようにＲＴＴを算出するようにしたが、複数の１ホップノードについて、同時にこれらの処理を行い、それぞれのＲＴＴを求めるようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４は、ＨＥＬＬＯメッセージを送信し、受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて隣接ノードとのリンクの品質を示すリンク情報を自局リンク情報として算出し、隣接ノードごとの自局リンク情報をＨＥＬＬＯメッセージに格納して送信する。そして、ゲートウエイ１およびノード２−１〜２−４は、受信したＨＥＬＬＯメッセージに基づいて、隣接ノードが算出した自局との間のリンクの品質を示す自局リンク情報を隣局リンク情報として抽出する。ゲートウエイ１は、通信経路ごとに、自局リンク情報および隣局リンク情報に基づいて通信経路の品質を示すリンク情報メトリックを求め、リンク情報メトリックに基づいて通信経路を選択するようにした。そのため、レイテンシーを抑えるとともに、直接無線通信できない無線ノード装置間に通信経路を設定することができる。

以上のように、本発明にかかるトポロジー発見方法、経路選択方法、通信装置および通信システムは、工業用無線通信システムに有用であり、特に、レイテンシーを短くすることが要求される工業用無線通信システムに適している。

１ ゲートウエイ（Ｇａｔｅｗａｙ）
２−１〜２−４ ノード（Ｎｏｄｅ）
１０，１１，１２，１３ 通信経路
１４ ＨＥＬＬＯメッセージ送信方向
２１ 無線送受信部
２２ 制御部
２３，２５ テーブル保持部
２４ 経路選択部

Claims (20)

1. 無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、
   前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するリンク情報取得ステップと、
   前記送信元装置が、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、
   前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、
   を含むことを特徴するトポロジー発見方法。
2. 前記通信装置が、隣接通信装置から受信した受信信号に基づいて前記隣接通信装置との間の前記リンク情報である自局リンク情報を算出し、隣接通信装置ごとの前記自局リンク情報を格納した報知メッセージを送信する自局リンク情報送信ステップと、
   前記報知メッセージを受信した前記通信装置が、該報知メッセージに含まれる自局を隣接通信装置とする前記自局リンク情報を、該報知メッセージの送信元の前記通信装置を隣接通信装置とした場合の隣局リンク情報とし、自局が送信する前記報知メッセージに隣接通信装置ごとの前記隣局リンク情報をさらに格納して送信する隣局リンク情報送信ステップと、
   をさらに含み、
   前記リンク情報取得ステップでは、前記送信元装置が受信した前記報知メッセージに基づいて前記リンク情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトポロジー発見方法。
3. 前記自局リンク情報送信ステップでは、前記受信信号として前記報知メッセージを用いる、
   ことを特徴とする請求項２に記載のトポロジー発見方法。
4. 前記自局リンク情報を、パケット伝送品質、無線品質、トラヒック量、通信レートのうちいずれか１つ以上を示す情報とする、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のトポロジー発見方法。
5. 前記通信装置は、前記報知メッセージを定期的に送信することとし、
   前記自局リンク情報送信ステップでは、受信した所定数の前記報知メッセージに対して所定の演算を行なうことにより前記自局リンク情報を算出する、
   ことを特徴とする請求項２、３または４に記載のトポロジー発見方法。
6. 前記所定の演算を平均値算出演算、最大値算出演算のいずれか１つとする、
   ことを特徴とする請求項５に記載のトポロジー発見方法。
7. 前記送信元装置が、前記通信装置ごとに、自局と直接無線接続する通信経路については、通信相手の前記通信装置である通信相手装置ごとに自局が算出した前記自局リンク情報と、自局が送信する前記報知メッセージに格納する前記通信相手装置に対応する前記隣局リンク情報と、に基づいて前記通信相手装置との間のリンクの往復の品質を示す往復リンク情報を算出し、一方、中継する前記無線通信装置である中継装置を経由した通信経路については、通信相手の前記通信装置である通信相手装置ごとに自局が算出した前記自局リンク情報と、自局が送信する前記報知メッセージに格納する前記通信相手装置に対応する前記隣局リンク情報と、前記中継装置から受信した前記報知メッセージに格納された前記自局リンク情報および前記隣局リンク情報と、に基づいて前記通信相手装置との間のリンクの往復の品質を示す往復リンク情報を算出し、算出した前記往復リンク情報に基づいてリンク情報メトリックを求め、前記リンク情報メトリックをさらに前記トポロジーテーブルに通信経路ごとに格納するメトリック算出ステップ、
   をさらに含み、
   前記順位付ステップでは、前記リンク情報メトリックに基づいて前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位を決定する、
   ことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載のトポロジー発見方法。
8. ２ホップ以上の通信経路については、通信相手の前記通信装置である通信相手装置ごとに自局が算出した前記自局リンク情報と、自局が送信する前記報知メッセージに格納する前記通信相手装置に対応する前記隣局リンク情報と、に基づいて求めた往復リンク情報である直接往復リンク情報と、前記中継装置から受信した前記報知メッセージに格納された前記自局リンク情報および前記隣局リンク情報とに基づいて求めた中継リンク情報と、の総和または重み付け加算により、前記往復リンク情報を算出する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のトポロジー発見方法。
9. 前記往復リンク情報を前記自局リンク情報と前記隣局リンク情報との積または和として算出する、
   ことを特徴する請求項７または８に記載のトポロジー発見方法。
10. 前記自局リンク情報および前記隣局リンク情報は、１以上の種別のリンク情報で構成されることとし、
    前記メトリック算出ステップでは、種別ごとに前記通信経路ごとの前記リンク情報メトリックを算出し、種別ごとの前記リンク情報メトリックに基づいて前記通信経路ごとの総合リンク情報メトリックを算出し、前記総合リンク情報メトリックをさらに前記トポロジーテーブルに通信経路ごとに格納する総合メトリック算出ステップ、
    をさらに含み、
    前記順位付ステップでは、前記総合リンク情報メトリックに基づいて前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位を決定する、
    ことを特徴とする請求項７、８または９に記載のトポロジー発見方法。
11. 前記送信元装置が、前記通信経路ごとに、該通信経路を用いて該通信経路の通信相手装置へ応答パケットを要求するプローブパケットを送信するパケット送信ステップと、
    前記プローブパケットを受信した前記通信相手装置が、前記プローブパケットに対する応答パケットを前記送信元装置へ送信する応答ステップと、
    前記送信元装置が、前記プローブパケットを送信した時刻と、前記応答パケットを受信した時刻と、に基づいて前記通信経路ごとの往復応答時間を応答時間算出ステップと、
    をさらに含み、
    総合メトリック算出ステップでは、さらに前記往復応答時間に基づいてリンク情報メトリックを算出し、さらに該リンク情報メトリックに基づいて前記総合リンク情報メトリックを算出する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のトポロジー発見方法。
12. 無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおけるトポロジー発見方法であって、
    前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、該通信経路を用いて該通信経路の通信相手装置へ応答パケットを要求するプローブパケットを送信するパケット送信ステップと、
    前記プローブパケットを受信した前記通信相手装置が、前記プローブパケットに対する応答パケットを前記送信元装置へ送信する応答ステップと、
    前記送信元装置が、前記プローブパケットを送信した時刻と、前記応答パケットを受信した時刻と、に基づいて前記通信経路ごとの往復応答時間を応答時間算出ステップと、
    前記送信元装置が、前記応答時間に基づいて通信相手装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、
    前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、
    を含むことを特徴するトポロジー発見方法。
13. 前記送信元装置を前記通信装置のうちの１つであるゲートウエイ装置とする、
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のトポロジー発見方法。
14. 無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおける経路選択方法であって、
    前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置が、他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得するリンク情報取得ステップと、
    前記送信元装置が、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の優先順位を決定する順位付ステップと、
    前記送信元装置が、前記通信経路ごとの前記通信経路の前記優先順位をトポロジーテーブルとして保持するテーブル保持ステップと、
    前記送信元装置が、前記優先順位に基づいて通信相手の前記通信装置との間で用いる通信経路を選択する経路選択ステップと、
    を含むことを特徴とする経路選択方法。
15. 前記送信元装置が、前記通信装置ごとに、前記送信元装置と他の前記通信装置との間の中継装置として設定されている通信経路の数を中継装置数として求める中継装置数算出ステップ、
    をさらに備え、
    前記経路選択ステップでは、さらに前記中継装置数に基づいて、通信相手の前記通信装置との間で用いる通信経路を選択する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の経路選択方法。
16. 前記経路選択ステップでは、通信相手の前記通信装置との間で用いる通信経路として、前記中継装置数が所定の上限値以内となる範囲で前記優先順位が最も高い通信経路を選択する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の経路選択方法。
17. 無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムにおける前記通信装置であって、
    通信経路ごとの優先順位を格納したトポロジーテーブルを格納するためのトポロジー保持部と、
    他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得し、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の前記優先順位を決定し、前記優先順位を前記トポロジーテーブルとして格納するリンク情報取得部と、
    を備えることを特徴とする通信装置。
18. 前記トポロジーテーブルに格納された前記優先順位に基づいて、通信相手の前記通信装置との間に用いる通信経路を選択する経路選択部、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の通信装置。
19. 無線通信を行う複数の通信装置を備える通信システムであって、前記通信装置のうち前記通信システム内の通信経路を選択する送信元装置は、
    通信経路ごとの優先順位を格納したトポロジーテーブルを格納するためのトポロジー保持部と、
    他の前記通信装置との間の所定のホップ数以内の通信経路ごとに、前記通信経路を構成するリンクごとの品質を示すリンク情報を取得し、前記リンク情報に基づいて通信相手の前記通信装置ごとに前記通信経路の前記優先順位を決定し、前記優先順位を前記トポロジーテーブルとして格納するリンク情報取得部と、
    を備えることを特徴する通信システム。
20. 前記送信元装置は、
    前記トポロジーテーブルに格納された前記優先順位に基づいて、通信相手の前記通信装置との間に用いる通信経路を選択する経路選択部、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の通信システム。

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