JP2013175963A - コーディネータ、無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチホップ環境において、端末間でパケット結合、分解を繰り返し実施する必要がなく、結合パケットにおける再送時間を考慮したパケット結合数をコーディネータが決定することを目的とする。
【解決手段】 マルチホップ環境において、コーディネータと集約ノードとの間の受信電力に対応した各パケット結合数のパケット誤り率に基づいて、推定した送信時間を算出することにより、コーディネータがパケット結合数を決定するので、端末間でパケットの結合、分解を繰り返し実施する必要がなく、また、再送時間を考慮した適切なパケット結合数で結合パケットを送信することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マルチホップ環境において、各無線通信端末（ノード）から送信されたパケットを収集し、別の無線通信端末に送信する無線通信端末に関するものである。

無線リンクで接続された端末間でデータを送受信する際に、パケットの伝送効率を高めるためにパケットを結合して伝送する技術がある。この従来技術ではパケットの結合数を決定する方法として、パケット誤り率に応じて、結合するパケット数あるいは結合する割合を増減する処理を実施している。(例えば、特許文献１参照)

特開２００７−３３５９９４号公報

従来の方法では、端末間のみのパケット誤り率で閾値を決定している。そのため、マルチホップ環境で、パケット結合数を決定した場合には、１ホップの区間ごとの閾値が異なるため、端末間でパケットの結合、分解を繰り返し実施することになり、パケットの送信効率が悪くなる問題がある。
また、パケット結合数をパケット誤り率の閾値のみで増減しているため、パケット結合におけるオーバヘッド削減による時間短縮が再送に掛かる時間を下回る場合には、パケットの伝送時間が長くなる可能性があるという問題点がある。

この発明に係るコーディネータは、マルチホップ環境においてパケットを収集し結合する集約ノードから結合された結合パケットを受信するコーディネータにおいて、自己と前記集約ノードとの間の受信電力を取得する受信電力取得手段と、パケット結合数毎に受信電力に対応したパケット誤り率が予め記憶された記憶手段から前記受信電力取得手段で取得した受信電力に対する各パケット結合数のパケット誤り率を取得するパケット誤り率取得手段と、該パケット誤り率取得手段で取得したパケット誤り率に基づいて各パケット結合数の送信時間を推定する送信時間推定手段と、該送信時間推定手段で推定した送信時間に基づいてパケット結合数を決定するパケット結合数決定手段と、該パケット結合数決定手段で決定したパケット結合数を前記集約ノードに送信する送信手段と、を備えたものである。

この発明は、マルチホップ環境において、コーディネータと集約ノードとの間の受信電力に対応した各パケット結合数のパケット誤り率に基づいて、推定した送信時間を算出することにより、コーディネータがパケット結合数を決定するので、端末間でパケットの結合、分解を繰り返し実施する必要がなく、また、再送時間を考慮した適切なパケット結合数で結合パケットを送信することができる。

この発明の実施の形態１における無線通信システム１の概略構成図である。 この発明の実施の形態１におけるコーディネータ２の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるパケット結合数毎の受信電力レベルとＰＥＲの関係を持つＰＥＲテーブルである。 この発明の実施の形態１における推定送信時間の計算式を示す図である。 この発明の実施の形態１における集約ノード４の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるコーディネータ２と集約ノード４の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における集約ノード選択部２０２が集約ノード４を選択する環境のブロック図である。 この発明の実施の形態１における集約ノード選択部２０２が集約ノード４を選択する処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における結合パケット数決定部２０５がパケット結合数を決定する処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１における単一パケットの場合と結合パケットの場合とそれぞれで送信するパケット数に対する推定送信時間を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明における無線通信端末が適用される無線通信システム１の構成を示す概略図である。

本構成では、マルチホップにて無線通信することを想定している。無線通信システム１は、コーディネータ２と、中継ノード３と、集約ノード４と、ノード５〜７を備えている。

コーディネータ２は、配下の各ノードからのパケットを集約する集約ノード４を経路上の無線通信端末（ノード）から決定し、パケットの結合数（パケット結合数）を決定してそのパケット結合数をユニキャストで集約ノード４に通知する。
パケット結合数は、単一パケット時の推定送信時間と結合数毎のパケット結合時の推定送信時間を算出して比較し、最適な結合数を決定する。
推定送信時間は、単一パケット及びパケット結合時の送信時間に再送確率（再送しなければならない確率）を乗算し求める。
再送確率は、コーディネータ２から集約ノード４の経路上で、最も劣化した経路の値を使用する。

集約ノード４の決定方法、及びパケット結合数の決定方法の詳細については後述する。また、集約ノード４から送信された結合したパケット（結合パケット）を各パケットに分割し、サーバ、または上位装置(図示せず)などに送信する。

中継ノード３は、コーディネータ２から通知されたパケットを集約ノード４に中継する。
また、逆方向である集約ノード４から通知されたパケットをコーディネータ２に中継する。
本図では、中継ノード３は１端末のみを図示したが、複数端末によるパケットの中継や、中継ノード３を除外したコーディネータ２と集約ノード４の直接通信も許容する。

集約ノード４は、他のノード５〜７と同様の機能を有し、コーディネータ２によりノードからのパケットを集約するように指定されたノードである。
ノード５〜７から送信されたパケットを収集し、コーディネータ２から通知されたパケット結合数に従ってパケット結合をおこなう。
結合パケットは、中継ノード３を中継してコーディネータ２に送信する。

集約ノード４は、コーディネータ２が一定時間内に受信するパケット数が予め定められた閾値以上となった時に、受信したパケットにより割り出した中継経路からノードの使用回数に基づいて混雑していると判断したノードであり、配下にパケットを収集するノードが複数あるノード、または、混雑していると判断したノードから末端方向（コーディネータ２と逆方向）に１ホップ以上離れていて配下にパケットを収集するノードが複数あるノードとする。
ここでの配下のノードとは、集約ノード４がコーディネータ２と逆方向に無線通信を行うノードのことである。
混雑したノードより１ホップ以上離れたノードを集約ノード４とすることにより信号が集中する前の段階にてパケットを収集することができる。
詳細については後述する。

ノード５〜７は集約ノード４の配下にあり、集約ノード４が集めるパケットを保持している。
ノード５〜７のパケットは、集約ノード４の指示により集約ノード４へ送信する。なお、ここでは、端末が３個であるとして説明するがこれに限られない。
なお、コーディネータ２以外の無線通信端末は、同じ機能を備えてもよく、コーディネータ２の指示により、中継ノード３、集約ノード４、ノード５〜７となりえる。

図２は本発明の実施の形態によるコーディネータ２の構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるコーディネータ２は、送信要求部２０１、集約ノード選択部２０２、経路情報管理部２０３、パケット誤り率取得部２０４、結合パケット数決定部２０５、送信部２０６、受信部２０７、パケット分析部２０８、パケット分解部２０９、転送部２１０を備えている。
なお、図２は本実施の形態の特徴的な構成のみを記載し、他の一般的な構成については記載を省略してある。

送信要求部２０１は、無線通信端末のパケットを収集するイベントが上位の装置（図示せず）で発生した場合、またはタイマにより無線通信端末のパケットを収集するイベントが発生した場合に、集約ノード選択部２０２に対し集約ノード４の決定を要求する。
ここで、集約ノード４の決定が必要な場合とは、例えば、コーディネータ２で受信するパケット数が閾値を超過した場合などがある。詳細については後述する。

集約ノード選択部２０２は、送信要求部２０１からの集約ノード４を決定する集約ノード決定の要求を受け、経路中の無線通信端末からパケット結合を指示する集約ノード４を決定し、決定した集約ノード４のノード番号を結合パケット数決定部２０５に出力する。

経路情報管理部２０３は、ノード間の経路とその受信電力を管理する管理部である。
ノード間の受信電力は、例えば、経路探索時の応答メッセージ中に格納された受信電力をテーブルに保持しておく。
そして、結合パケット数決定部２０５から集約ノード４に決定したノード番号が入力され、受信電力の問い合わせがあった場合に、コーディネータ２と集約ノード４との間の受信電力を結合パケット数決定部２０５に出力する。

ここでは、コーディネータ２と集約ノード４との間の受信電力として、コーディネータ２から集約ノード４のノード間で最も悪い受信電力を結合パケット数決定部２０５に返すとして説明する。
最も悪い受信電力とするのは、他経路でも単一パケットの送信時間よりもパケット結合時の送信時間を短縮することができるためである。

あるいは、コーディネータ２と集約ノード４との間の受信電力として、コーディネータ２から集約ノード４の経路における受信電力が閾値以上の場合に、受信電力を平均した値を結合パケット数決定部２０５に返すとしてもよい。
このように、平均した受信電力とすることにより、１つ１つの経路毎に受信電力を算出して比較する必要がなくなり計算回数を減らすことができるためである。
コーディネータ２と集約ノード４との間の経路全体の受信電力を結合パケット数決定部２０５に出力して、パケット結合数を決定してもよい。

パケット誤り率取得部２０４は、パケット結合数毎、受信電力レベル毎のＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）のデータを持ったＰＥＲテーブルを管理し、結合パケット数決定部２０５から入力される受信電力とパケット結合数（詳細は後述する）について、ＰＥＲテーブルを参照して、ＰＥＲ値を結合パケット数決定部２０５に出力する。

図３は、パケット誤り率取得部２０４が管理するＰＥＲテーブルの例である。
ＰＥＲテーブルは、例えば、予め実機による測定値を元に計算機シミュレータで作成する。
ＰＥＲテーブルには、パケット結合数毎に、受信電力毎のパケット誤り率（ＰＥＲ）が格納されている。

結合パケット数決定部２０５は、集約ノード選択部２０２から選択された集約ノード４のノード番号を含む情報が入力され、集約ノード４のノード番号を経路情報管理部２０３に出力し、経路情報管理部２０３から受信電力（詳細は後述する）が入力される。
この受信電力とパケット数をパケット誤り率取得部１００５に出力し、パケット誤り率取得部２００４からＰＥＲを取得する。
このＰＥＲに基づいて、パケット結合数を決定する。詳しくは後述する。

取得したＰＥＲを用いて、図４の計算式を使用し、単一パケット時の推定送信時間と結合パケット時の推定時間を比較することで、最適なパケット結合数を決定し、送信部１００６へ出力する。

図４は、単一パケットまたは結合パケットを送信する際の推定送信時間の計算式である。
図４で示した計算式で、単一パケット時の推定送信時間は、単一パケット当たりの送信時間（ヘッダとデータとＡＣＫ）にデータ数(パケット結合時と数を合わせる)と個別時の再送確率（再送しなければならない確率であり、パケット誤り率を１から除算した逆数である）を乗算する。
結合パケット時の推定送信時間は、パケットを結合した時の送信時間（ヘッダと送信する複数のデータとＡＣＫ）にパケットを結合した時の再送確率を乗算して求める。

図２の説明に戻り、送信部２０６は、結合パケット数決定部２０５から入力されたパケット結合数を図１の集約ノード４に対してユニキャストで送信する。
受信部２０７は、図１の中継ノード３を介して集約ノード４から送信されたパケットを受信し、パケット分析部２０８に出力する。
なお、受信部２０７は、集約ノード４から直接送信されたパケットを受信することもある。

パケット分析部２０８は、受信部２０７から入力されたパケットを分析する。
分析した結果、パケットが結合されていた場合には、パケットの分割をおこなうパケット分解部２０９にパケットを出力する。
パケットが結合されていなかった場合には、転送部２１０に対してパケットを出力する。

パケット分解部２０９は、パケット分析部２０８より入力された結合パケットを分解し、転送部２０９に対して分解したパケットをそれぞれ出力する。
パケットの分解方法としては、ヘッダ中のオフセット情報からメッセージの開始位置を取得して、パケットを分解する。

転送部２１０は、パケット分析部２０８、またはパケット分解部２０９から入力されたパケットをサーバ（図示せず）に転送する。
転送部２１０で処理するパケットの内容例として、施設における消費電力や、温度情報の管理、または、電力やガス会社におけるモニタリング情報などがある。

図５は、実施の形態１における集約ノード４の構成を示すブロック図である。
本実施の形態における集約ノード４は、受信部４１、パケット分析部４２、パケット結合部４３、送信部４４を備えている。
なお、図５は本実施の形態の特徴的な構成のみを記載し、他の一般的な構成については記載を省略してある。

受信部４１は、コーディネータ２、中継ノード３、またはノード５〜７から受信したパケットをパケット分析部４２に出力する。

パケット分析部４２は、受信部４１から入力されたパケットを分析し、図２のコーディネータ２からデータ収集要求と共にパケット結合数を受信、もくしは、他ノード（図１のノード５〜７）から送信されたパケット結合数のパケットを受信する。
そして、データ収集要求と共にパケット結合数を受信した場合は、データ収集要求と共にパケット結合数を送信部４４に出力する。
他ノードからパケットを受信した場合はキュー(図示せず)に保持し、受信したパケットの数が、パケット結合数より少ない場合には配下ノードに対してデータ収集要求を送信部４４に出力する。

パケット結合数が１でキューに保持したパケットが１の場合は、送信部４４に出力し、パケット結合数が２以上複数の場合は、キューに保持したパケット結合数分のパケットをパケット結合部４３に出力する。
上記以外の場合には、パケットの内容により、パケット結合部４３または送信部４４に出力せずに、破棄をおこなう。
パケット結合部４３は、パケット分析部４２から入力された複数のパケットを結合パケットに結合し、送信部４４に出力する。

送信部４４は、データ収集要求と共にパケット結合数がパケット分析部４２から入力されると、パケット収集要求を他ノードに対してユニキャストで送信する。
そして、パケット分析部４２から単一パケット、またはパケット結合部４３から結合パケットが入力されると中継ノード３に送信する。
本実施の形態では、中継ノード３に送信するとするが、集計ノード４がコーディネータ２の末端方向の直下にあるような場合は、コーディネータ２に送信することもある。

図６は、コーディネータ２と集約ノード４の動作を示すフローチャートである。
まず、図６のフローチャートを参照して、コーディネータ２の動作について説明する。
コーディネータ２の動作は、無線通信端末のパケットを収集するイベントが上位の装置、またはタイマにより発生した際に開始する。

コーディネータ２の送信要求部２０１は、イベントが発生すると、集約ノード選択部２０２に対してパケットの収集を要求し（Ｆ１）、集約ノード選択部２０２は、パケットの収集を指示するノード（集約ノード４）を選択する（Ｆ２）。

以下に、集約ノード選択部２０２が、パケットの収集を支持するノード（集約ノード４）を選択する処理について図７と図８を用いて説明する。
図７は、集約ノード選択部２０２が集約ノード４を選択する環境のブロック図である。
また、図８は、集約ノード選択部２０２が集約ノード４を選択する処理を示すフローチャートである。

図８において、コーディネータ２が一定時間内に受信したパケット数(結合時のパケットも１パケットとしてカウントする)が予め決められた閾値以上であるか否かを判断する
（Ｆ２１）。
受信したパケット数が予め決められた閾値より少ない場合は、無線リンク上での信号は混雑していないとして処理を終了する。
受信したパケット数が予め決められた閾値以上である場合、無線リンク上で信号が混雑していると判断する。

次に、無線リンク上で信号が混雑していると判断されると、混雑しているノードを検索するため、受信したパケットの送信元のアドレスと集約ノード選択部２０２で予め保持している配下のノードの経路情報（図示せず）から中継経路を割り出し、各ノードの使用回数を割り出す（Ｆ２２）。
そして、集約ノード選択部２０２は、各ノードの使用回数が最も多い（中継回数が最も多い）ノードを集約ノードとして選択する。
集約ノード選択部２０２では、予め配下のノードの経路情報を保持しているとして説明するが、図２の経路情報管理部２０３の経路情報を参照して他のノードとの経路数を割り出し、経路数が最も多いノードを集計ノードとして選択するとしてもよい。

ここで、割り出した中継経路からノードの使用回数が閾値以上の場合には、そのノードを混雑したノードと判断する（Ｆ２３）。

そして、Ｆ２３で混雑していると判断したノード（図７の８）であり、配下にパケットを収集するノードが２以上複数あるノード（図７の８ａと８ｂ）、または、Ｆ２３で混雑していると判断したノード（図７の８または８ａまたは８ｂ）から末端方向に１ホップ以上離れ、配下にパケットを収集するノードが２以上複数あるノード（図７の９）を集約ノード４として選択する（Ｆ２４）。
図１では、この様に混雑したノードより１ホップ以上離れたノード（図７の９）を集約ノード４としている。
以上が、図６のＦ２で、集約ノード選択部２０２が収集を指示するノード（集約ノード４）を選択する処理である。

次に、結合パケット数決定部２０５が集約ノード４に通知するパケット結合数を決定する（Ｆ３）。
以下に、結合パケット数決定部２０５が、集約ノード４に通知するパケット結合数を決定する処理について図９を用いて説明する。
図９は、結合パケット数決定部２０５がパケット結合数を決定する処理を示すフローチャートである。

結合パケット決定部２０５は、集約ノード選択部２０２で選択された集約ノード４のノード番号を経路情報管理部２０３に出力し、コーディネータ２と集計ノード４との間の受信電力として、コーディネータ２から集約ノード４までのノード間の経路で最も劣化した受信電力を経路情報管理部２０４から取得する（Ｆ３１）。
例えば、コーディネータ２と中継ノード３の経路間が１０ｄＢｍ、中継ノード３と集約ノード４の経路間が１５ｄＢｍの場合には、コーディネータ２と集計ノード４との間の受信電力として取得するのはコーディネータ２と中継ノード３の経路間の受信電力１０ｄＢｍである。

最も劣化した受信電力の経路を選択することで、他経路でも単一パケット時よりもパケット結合時の送信時間を短縮することが出来る。
また、受信電力の取り方として、コーディネータ２から集約ノード４の経路における受信電力が閾値以上の場合には、受信電力を平均した値を使用することも可能とする。
これにより、極端に結合数が少なくなることを回避することができる。また、平均した受信電力とすることにより、１つ１つの経路毎に受信電力を算出して比較する必要がなくなり計算回数を減らすことができる。

次に、結合パケット数決定部２０５は、経路情報管理部２０３から取得した受信電力と、最小値１からの連番で結合パケットの送信時間が単一パケットの送信時間よりも長くなるまでの各パケット数（結合する各パケット数）をパケット誤り率取得部２０４に出力し、パケット誤り率を取得する（Ｆ３２）

そして、結合パケットの送信時間が単一パケットの送信時間よりも送信時間が短くなる結合パケットのパケット結合数の範囲を抽出する（Ｆ３３）。
なお、パケット誤り率は結合するパケット数（結合パケットのパケット結合数）により異なるため、結合時の推定送信時間を算出する場合には、パケット数ごとに実施する。

ここで、パケット結合数の範囲を抽出する処理について詳細に説明する。
まず、結合パケット数決定部２０５が受信電力と、最小値１からの連番でパケット結合数と経路情報管理部２０３から取得した受信電力をパケット誤り率取得部２０４に出力する。

パケット誤り率取得部２０４は、図３に示すパケット数毎の受信電力レベル毎とＰＥＲの関係を持ったＰＥＲテーブルを参照し、図４の計算式を使用してパケット数が単一の時（図４の単一パケット時）の推定送信時間Ｔｓと、パケット結合した時（図４のパケット結合時）の推定送信時間Ｔａを算出する。
図３のＰＥＲテーブルで示すパケット結合数毎、受信電力毎のＰＥＲは、受信電力が同じ場合、パケット結合数が多くなる（大きくなる）とパケット誤り率も大きくなる。
また、パケット結合数が同じ場合、受信電力が大きくなるとパケット誤り率が小さくなる。

そして、結合パケットの時の推定送信時間のほうが、単一パケットの時の推定送信時間よりも短くなるパケット結合数をパケット結合数の範囲として抽出する。
単一パケット時の推定送信時間Ｔｓは、単一パケット当たりの送信時間（ヘッダとデータとＡＣＫを送信する時間）にデータ数ｎと１のパケットを送信する再送確率（パケット誤り率を１から除算した逆数）を乗算して求めることができる。
また、結合パケット時の推定送信時間Ｔａは、パケット結合時の送信時間（ヘッダとｎ個のデータとＡＣＫを送信する時間）にデータ数ｎ（パケット結合数）とｎのパケットを送信する再送確率（パケット誤り率を１から除算した逆数）を乗算して求めることができる。

この様に、結合パケットの推定送信時間Ｔａは、結合したパケットの送信時間にパケット数と再送確率（パケット誤り率を１から除算した逆数）を乗算するので、受信電力とパケット結合数との関係からパケット誤り率が大きいと再送確率は大きくなり、推定送信時間Ｔａが大きくなる。逆に、受信電力とパケット結合数との関係からパケット誤り率が小さいと再送確率は小さくなり、推定送信時間Ｔａが小さくなる。
例えば、受信電力が同じ場合、パケット結合数が多いほど（大きいほど）パケット誤り率が大きくなり、再送確率も大きくなる。

図１０は、パケット結合なしの場合（単一パケットで送信の場合）と、パケット結合ありの場合（結合パケットの場合）のそれぞれで送信するパケット数に対する推定送信時間を示す図である。
図１０では、パケット結合なしの場合（単一パケットで送信の場合）の推定送信時間より、結合パケットの場合の推定送信時間が短くなるのは、パケット結合数が２〜９の間である。
以上がパケット結合数の範囲を抽出する処理である。

このようにして抽出したパケット結合数の範囲の最小値（パケット結合数２）、最大値（パケット結合数９）、及び単位パケット時の推定送信時間とパケット結合時の推定送信時間の差分が最も大きいパケット結合数（パケット結合数６）を保持しておく。
結合パケット数決定部２０５は、Ｆ３３で取得した値について、システムの要求品質に応じてパケット結合数を決定する（Ｆ３４）。
例えば、システムの要求品質が高い場合は、最小値をパケット結合数とし、パケットエラーレートを最小とする。信号の衝突回数を少なくする場合は、最大値をパケット結合数とし、送信回数を少なくする。スループットが要求される場合は、差分が最も大きい値をパケット結合数とし、処理を終了する。
以上が、図６のＦ３で、結合パケット数決定部２０５が集約ノード４に通知するパケット結合数を決定する処理である。

次に図６に戻り、結合パケット数決定部２０５が、このように、経路情報管理部２０３から取得した受信電力と、最小値１からの連番でパケット結合数に基づいて、パケット誤り率取得部２０４のＰＥＲ値を求め、単一パケットによる推定送信時間よりも結合パケットによる推定送信時間の方が短くなるパケット結合数の範囲からパケット結合数を決定する。

そして、この決定したパケット結合数を送信部２０６に出力し、送信部２０６から集約ノード４に対してデータ収集要求と共にパケット結合数を送信する（Ｆ４）
以降は、図１の集約ノード４がパケット結合数分、配下のノードからパケットを収集して、パケット結合数分のパケットを結合して（パケット結合数が１であれば単一パケットをそのまま）、送信してくる動作（Ｆ５〜Ｆ８）になるが、説明は後述する。
この様に、コーディネータ２にてパケット結合数を決定することにより、全ノードの負荷に応じて集約ノード４を変更することを可能としている。

そして、集約ノード４からパケット結合数だけ結合された結合パケットを受信する（Ｆ９）。
受信部２０７は、集約ノード４から受信した結合パケットをパケット分析部２０８に出力する。
次に、パケット分析部２０８は、受信部２０７から取得したパケットが結合パケットであるか否かを分析する。

結合パケットである場合は、パケット分解部２０９に結合パケットを出力する。パケット分解部２０９は、結合されたパケットを分解し、転送部２１０に出力し、処理を終了する。
結合パケットでない場合は、転送部２１０に単一のパケットを出力し、処理を終了する。
以上が、コーディネータ２の動作の説明である。

次に図５のフローチャートを参照して、集約ノード４の動作について説明する。
まず、集約ノード４の受信部４１が、中継ノード３を経由してコーディネータ２からデータ収集要求と共にパケット結合数を受信すると（Ｆ５）、パケット分析部４２にパケット結合数を結合数に出力し、他ノード（図１の配下のノード５〜７）に対してデータを収集するように、パケット分析部４２から送信部４４にデータ収集要求を出力する（Ｆ６）。

そして、受信部４１が各ノードからパケットを受信すると、受信したパケットをパケット分析部４２に出力し、パケット分析部４２では入力されたパケットを分析して、データ収集が完了か否か（入力されたパケットがパケット結合数を満たしているか否か）を判断する（Ｆ７）。

パケット分析部４２は、入力されたパケットがパケット数を満たしていない場合は、データ収集が完了していないとしてＦ６に戻り、送信部４４にデータ収集要求を出力する。
また、受信部４１から単一パケットがパケット分析部４２に入力されると、送信部４４に出力する。
入力されたパケットがパケット結合数を満たし、データ収集が完了すると、パケット結合部４３に収集したパケットを結合して送信部４４に出力する。

パケット結合部４３は、パケット分析部４２から入力されたパケット結合数のパケットを結合し、送信部４４に出力する。
送信部４４は、パケット分析部４２から入力される単一のパケット、またはパケット結合部４３から入力されるパケット結合数だけ結合された結合パケットを指定のノード（ここでは中継ノード３）に送信する（Ｆ８）。
以上が、無線通信システム１のコーディネータ２と集約ノード４の動作である。

このように、マルチホップ環境において、コーディネータ２と集約ノード４との間の受信電力に対応した各パケット結合数のパケット誤り率に基づいて、推定送信時間を算出することにより、コーディネータがパケット結合数を決定するので、端末間のみのパケット誤り率で閾値を決定するよりも、端末間でパケットの結合、分解を繰り返し実施する必要がなく、また、再送時間を考慮した適切なパケット結合数で結合パケットを送信することができる。

例えば、施設における消費電力や、温度情報の管理、または、電力やガス会社におけるモニタリング情報などをパケットで送受信する場合、端末間でパケットの結合、分解を繰り返し実施する必要がなく、再送時間を考慮した適切なパケット結合数で結合パケットを送信するので、急に情報の送信量が多くなることがあっても安定して短い送信時間で管理情報を送受信することができる。

また、混雑したノードより１ホップ以上離れたノードを集約ノード４とすることにより信号が集中する前の段階にてパケットを収集することができる。

また、単一パケットの推定送信時間よりも結合パケットの推定送信時間が短くなるパケット結合数の範囲を抽出するので、システムの要求品質に応じて、最終的なパケット結合数を決定することができる。

また、コーディネータ２にてパケット結合数を決定することにより、全ノードの負荷に応じて集約ノード４を変更することを可能としている。

なお、ここではパケット長が固定長の場合の結合数の決定を説明していたが、これに限られるものではない。パケット長が可変の場合には、結合するパケット長にてパケット結合数を決定することも許容する。
パケット長とすることにより、様々なメッセージを送信するシステムにて適用することができる。

実施の形態２ ．
実施の形態１では、コーディネータ２がパケット結合数を決定していたが、本実施の形態では、コーディネータ２指示により各ノードが経路の通信品質からパケット結合数を決定する場合もある。
各ノードでパケット結合数を決定することにより、コーディネータの負荷を下げることができる。
本実施の形態の場合に、集約ノード４は、図２における経路情報管理部２０３、パケット誤り率取得部２０４、結合パケット数決定部２０５の構成を有する。

１ 無線通信システム、２ コーディネータ、３ 中継ノード、４ 集約ノード、５ ノード、６ ノード、７ ノード、２０１ 送信要求部、２０２ 集約ノード選択部、２０３ 経路情報管理部、２０４ パケット誤り率取得部、２０５ 結合パケット数決定部、２０６ 送信部、２０７ 受信部、２０８ パケット分析部、２０９ パケット分解部、２１０ 転送部、４１送信部、４２ パケット分析部、４３ パケット結合部、４４ 送信部。

Claims (7)

1. マルチホップ環境においてパケットを収集し結合する集約ノードから結合された結合パケットを受信するコーディネータにおいて、
   自己と前記集約ノードとの間の受信電力を取得する受信電力取得手段と、
   パケット結合数毎に受信電力に対応したパケット誤り率が予め記憶された記憶手段から前記受信電力取得手段で取得した受信電力に対する各パケット結合数のパケット誤り率を取得するパケット誤り率取得手段と、
   該パケット誤り率取得手段で取得したパケット誤り率に基づいて各パケット結合数の送信時間を推定する送信時間推定手段と、
   該送信時間推定手段で推定した送信時間に基づいてパケット結合数を決定するパケット結合数決定手段と、
   該パケット結合数決定手段で決定したパケット結合数を前記集約ノードに送信する送信手段と、
   を備えたことを特徴とするコーディネータ。
2. 複数のノードから前記集約ノードを選択する集約ノード選択手段を更に備え、
   該集約ノード選択手段は、受信した前記結合パケットに記載の中継経路から中継回数が多く、かつ２以上の他のノードからパケットを収集するノードを集約ノードとして選択することを特徴とする請求項１記載のコーディネータ。
3. 複数のノードから前記集約ノードを選択する集約ノード選択手段を更に備え、
   該集約ノード選択手段は、受信した前記結合パケットに記載の中継経路から中継回数が多いノードから自己と逆方向に１ホップ離れ、かつ２以上の他のノードからパケットを収集するノードを集約ノードとして選択することを特徴とする請求項１記載のコーディネータ。
4. 複数のノードから前記集約ノードを選択する集約ノード選択手段、及び前記各ノード間の経路を記憶する経路情報管理手段を更に備え、
   前記集約ノード選択手段は、前記経路情報管理手段に記憶された各ノード間の経路に基づき、他のノードとの経路数が多く、かつ２以上のノードからパケットを収集するノードを集約ノードとして選択することを特徴とする請求項１記載のコーディネータ。
5. 前記自己と集約ノードとの間に他のノードを介する場合、前記自己と集約ノードとの間の受信電力は、前記自己と前記集約ノードとの経路上での各ノード間での受信電力が最も小さい受信電力とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコーディネータ。
6. マルチホップ環境においてパケットを収集し結合する集約ノードと、該集約ノードで結合された結合パケットを受信するコーディネータを備えた無線通信システムにおいて、
   前記コーディネータと前記集約ノードとの間の受信電力を取得する受信電力取得手段、
   パケット結合数毎に受信電力に対応したパケット誤り率が予め記憶された記憶手段から前記受信電力取得手段で取得した受信電力に対する各パケット結合数のパケット誤り率を取得するパケット誤り率取得手段、
   該パケット誤り率取得手段で取得したパケット誤り率に基づいて各パケット結合数の送信時間を推定する送信時間推定手段、
   該送信時間推定手段で推定した送信時間に基づいてパケット結合数を決定するパケット結合数決定手段、
   該パケット結合数決定手段で決定したパケット結合数を前記集約ノードに送信する送信手段、
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
7. マルチホップ環境においてパケットを収集し結合する集約ノードから結合された結合パケットを受信するコーディネータの無線通信方法において、
   自己と前記集約ノードとの間の受信電力を取得する受信電力取得ステップと、
   パケット結合数毎に受信電力に対応したパケット誤り率が予め記憶された記憶手段から前記受信電力取得ステップで取得した受信電力に対する各パケット結合数のパケット誤り率を取得するパケット誤り率取得ステップと、
   該パケット誤り率取得ステップで取得したパケット誤り率に基づいて、各パケット結合毎の送信時間を推定する送信時間推定ステップと、
   該送信時間推定ステップで推定した送信時間に基づいてパケット結合数を決定するパケット結合数決定ステップと、
   該パケット結合数決定ステップで決定したパケット結合数を前記集約ノードに送信する送信ステップと、
   を備えたことを特徴とする無線通信方法。

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