JP2014103464A - マルチホップ通信端末、マルチホップ通信システム、及びマルチホップ通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲートウェイ間の干渉を抑制し、ゲートウェイと直接通信を行っている端末の通信を維持させる。
【解決手段】ＧＷ１０においてフレーム生成部２０は、干渉検出部１５で干渉が検出された場合、干渉報知信号を送信する。端末５０は、所属先ＧＷ１０から最大送信電力で送信された干渉報知信号を受信する。この干渉報知信号には、ＧＷ１０におけるデータ信号の送信電力値であり且つ最大送信電力値より小さい予定送信電力値に関する情報を含まれる。また、干渉報知信号は、最大送信電力値で送信される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチホップ通信端末、マルチホップ通信システム、及びマルチホップ通信方法に関する。

近年、居住環境、自然保護、健康管理及び交通状況などを管理するために各種の情報をモニタすることを目的として、センサネットワークを用いることが増えてきている。センサネットワークでは、通信機能を持たせたセンサ（以下では、「センサ端末」と呼ばれることがある）を各所に配置し、各センサ端末が自立的にネットワークを構築する。センサ端末は、周囲のセンサ端末とランダムアクセス方式による無線通信を行う。ランダムアクセス通信の例としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collusion Access）方式がある。そして、センサ端末は、予め決められた通信経路の選択方法に従って周囲のセンサ端末の中からデータを送信する端末（つまり、中継端末）を特定して通信経路を選択する。このようにして、センサネットワーク内のセンサ端末は、無線マルチホップネットワークを構築する。無線マルチホップネットワークとは、各ノードがデータを転送する機能を有し、直接的に通信できないノード同士も中継ノードを経由して通信できる、無線ネットワークである。そして、各センサ端末は、マルチホップを用いて宛先の装置にデータを送信する。なお、無線マルチホップネットワークは、アドホックネットワークと呼ばれることもある。

ここで、ＣＳＭＡ／ＣＡでは、各ノードが通信を実行する前にキャアリアセンスを実行して、受信電力強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を監視する。そして、各ノードは、検出されたＲＳＳＩが所定値未満の場合、又は、ＲＳＳＩが検知されない場合、他のノードが送信していないと判断して、データ送信を実行する。しかしながら、ＣＳＭＡ／ＣＡでは、送信ノードから宛先ノードへ送信された信号と、宛先ノードと直接通信可能なエリア内に在り、かつ、送信ノードによる送信を感知できないノードから送信された信号との間で発生する「衝突」が問題となる。なお、「衝突」は、「干渉」と呼ばれることもある。また、送信ノードからの受信電力が閾値未満であるノードは、「隠れ端末」と呼ばれることがある。

ところで、無線マルチホップネットワークには、ツリー型ネットワークと、メッシュ型ネットワークとが在る。ツリー型ネットワークには、複数の端末と、当該複数の端末を束ねる１つの情報収集局であるゲートウェイ（ＧＷ：Gateway）が含まれる。１つのゲートウェイの配下に高密度に複数の端末が存在すると、１つのゲートウェイでは収容できないトラフィックが発生する可能性がある。この場合には、新たに他のゲートウェイを追加的に設置することにより、システムとして収容可能なトラフィック量、つまり、システムのトラフィック容量を増加させることができる。

しかしながら、新たに追加されたゲートウェイが既存のゲートウェイに対して電波の届くエリアに設置されると、両方のゲートウェイは、ＣＳＭＡ／ＣＡに従って無線リソースを取り合う相手となる。すなわち、一方のゲートウェイが通信している間、他方のゲートウェイは、その通信が終了するまで待機することになり、結果として、自身宛のデータを受信することもできない。従って、このような場合には、新たにゲートウェイを追加しても、結果的に、システム全体のトラフィック容量が増加しないことになる。

これに対して、従来、メッシュ型ネットワークにおいて端末の送信電力を制御することにより、複数の端末から送信された信号間の干渉を抑制する方法が提案されている。

特開２０１１−１４６８５０号公報 特開２０１１−２５４１９１号公報

しかしながら、従来の干渉抑制方法をツリー型ネットワークに対して単純に適用しても、ゲートウェイは、送信電力を下げて他のゲートウェイに対する干渉を抑制するよりも、自身が直接通信する端末との間の通信品質を優先させることになる。このため、他のゲートウェイに干渉を与えているゲートウェイは、自身が直接通信する端末との間の通信品質が低下しない程度にだけ自身の送信電力を下げることになり、結果として、複数のゲートウェイから送信された信号間の干渉を抑制できない可能性がある。

一方、複数のゲートウェイから送信された信号間の干渉を抑制させるために、ゲートウェイが単純に送信電力を下げる場合には、そのゲートウェイと直接通信を行っていた端末の通信が断たれてしまう可能性がある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、第１に、ゲートウェイ間の干渉を抑制でき、第２に、ゲートウェイと直接通信を行っている端末の通信を維持できる、マルチホップ通信端末、マルチホップ通信システム、及びマルチホップ通信方法を提供することを目的とする。

開示の態様では、所属先ゲートウェイとの間で、少なくとも１つの他の端末を含む間接経路又は直接経路である、通信経路を介して通信を行うマルチホップ通信端末であって、前記所属先ゲートウェイから第１の送信電力値で送信され、且つ、前記第１の送信電力値より小さい、前記所属先ゲートウェイにおけるデータ信号の第１の予定送信電力値に関する情報を含む第１の報知信号と、自身以外の他ノードの種別情報及び識別情報並びに前記他ノードにおけるデータ信号の第２の予定送信電力値に関する情報を含むハロー信号とを受信する受信部と、前記受信された第１の報知信号及び前記受信されたハロー信号に基づいて、前記通信経路を決定する経路制御部と、を具備する。

開示の態様によれば、ゲートウェイ間の干渉を抑制でき、ゲートウェイと直接通信を行っている端末の通信を維持できる。

図１は、実施例１のマルチホップ通信システムの一例を示す図である。 図２は、実施例１のゲートウェイの一例を示すブロック図である。 図３は、ゲートウェイにおける送信電力制御部及び記憶部の一例を示すブロック図である。 図４は、実施例１のマルチホップ通信端末の一例を示すブロック図である。 図５は、端末における経路制御部の一例を示すブロック図である。 図６は、端末における送信電力制御部の一例を示すブロック図である。 図７は、ゲートウェイによる干渉報知信号の送信処理及びデータ信号の電力送信値の制御処理の説明に供するフローチャートである。 図８は、最小送信電力値の算出処理の説明に供するフローチャートである。 図９は、端末による通信経路の決定処理、及び、データ信号の送信電力値の制御処理の説明に供する図である。 図１０は、ゲートウェイのハードウェア構成を示す図である。 図１１は、端末のハードウェア構成を示す図である。

以下に、本願の開示するマルチホップ通信端末、マルチホップ通信システム、及びマルチホップ通信方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本願の開示するマルチホップ通信端末、マルチホップ通信システム、及びマルチホップ通信方法が限定されるものではない。また、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

［実施例１］
［マルチホップ通信システムの概略］
図１は、実施例１のマルチホップ通信システムの一例を示す図である。図１では、無線マルチホップネットワーク１の他に、有線ネットワーク２が示されている。無線マルチホップネットワーク１は、複数のノードを含んでいる。この複数のノードには、複数のゲートウェイ（ＧＷ）１０と、複数のマルチホップ通信端末５０とが含まれている。マルチホップネットワーク１と有線ネットワーク２とは、ＧＷ１０を介して接続されている。以下では、マルチホップ通信システムは、単に、通信システムと呼ばれることがある。また、マルチホップ通信端末は、単に、端末と呼ばれることある。

有線ネットワーク２は、ＩＰ（Internet Protocol）等でデータ通信を実行するＩＰ網であり、ＧＷ１０に接続される管理サーバ５を有する。管理サーバ５は、無線マルチホップネットワーク１で検出されたデータを収集し、無線マルチホップネットワーク１内の各ノードの電源管理及び異常検出等を実行するサーバ装置である。

無線マルチホップネットワーク１は、図１では、ＧＷ１０−１の配下に在る端末５０として、ノードＡ−ノードＧを有している。また、無線マルチホップネットワーク１は、ＧＷ１０−２の配下に在る端末５０として、ノードＨ−ノードＯを有している。無線マルチホップネットワーク１において、各ノードは、自身から送信されたデータ信号が届く範囲（以下では、「射程エリア」とよばれることがある）内に存在する他のノードの中から１つのノードを選択し、選択されたノードを含む通信経路（通信ルート）を介した通信を行う。例えば、図１において、ノードＣは、ノードＢ，Ａを含む通信経路を介してＧＷ１０−１との間の通信を行う。

各ＧＷ１０は、直接通信している端末５０（以下では、「第１ホップ端末」とよばれることがある）以外のノードから送信された信号を検出した場合、「干渉報知信号」を送信する。この干渉報知信号は、「第１の送信電力値」でブロードキャスト送信される。第１の送信電力値は、全ノードで既知の送信電力値であり、例えば、ＧＷ１０の最大送信電力値である。また、干渉報知信号には、当該干渉報知信号の送信後に送信されるデータ信号の「第１の予定送信電力値」が含められる。第１の予定送信電力値は、干渉を受けているノードまで送信データ信号が届かないような送信電力値である。すなわち、各ＧＷ１０は、第１ホップ端末以外のノードからの干渉を検出すると、まず、自身の射程エリアに干渉元ノードが含まれないように、射程エリアを調整する。

また、各ＧＷ１０は、他ＧＷ１０から干渉報知信号を受け取ると、データ信号に対して設定されている設定送信電力値を、現在の設定電力値から、他ＧＷ１０まで送信データ信号が届かない送信電力値に変更する。すなわち、各ＧＷ１０は、各ＧＷ１０が干渉を与えてしまっている可能性のある、他ＧＷ１０が自身の射程エリアに含まれないように、射程エリアを調整する。

このように各ＧＷ１０が自身の受けている干渉を検知すること、又は、他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号を受け取ることをトリガーとして、自身の射程エリアを調整することにより、ＧＷ１０間の干渉を抑制することができる。

現時点で第１ホップ端末である端末５０は、所属先のＧＷ１０による射程エリアの調整の結果、その射程エリアから外れてしまうことがある。このように所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れてしまう端末５０は、通信経路の再設定、及び、送信電力値の調整を行う。これにより、所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れてしまう端末５０は、他のノードを介して所属先ＧＷ１０との通信を維持することができる。なお、自身が所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れてしまうか否かについては、端末５０は、所属先ＧＷ１０から送信された干渉報知信号に含まれている第１の予定送信電力値と、自身と所属先ＧＷ１０との間のパスロス値との比較することによって、判定することができる。また、パスロス値は、干渉報知信号、又は、各ノードから「第２の送信電力値」で送信されるＨｅｌｌｏ（ハロー）信号に基づいて算出することができる。第２の送信電力値は、全ノードで既知の送信電力値であり、例えば、最大送信電力である。また、ハロー信号には、当該ハロー信号の送信後に送信元ノードから送信されるデータ信号の「第２の予定送信電力値」が含められる。

また、所属先のＧＷ１０による射程エリアの調整後も調整後の射程エリアに含まれる端末５０は、基本的には、所属先のＧＷ１０から送信された干渉報知信号に含まれている第１の予定送信電力値で、データ信号を送信する。ただし、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び所属先ＧＷ１０以外の他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号の両方を受信した端末５０は、送信データ信号が所属先ＧＷ１０に届き且つ他ＧＷ１０に届かない、送信電力値で、データ信号を送信する。なお、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び所属先ＧＷ１０以外の他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号の両方を受信した端末５０とは、所属先ＧＷ１０及び他ＧＷ１０の両方の射程エリアに含まれる端末である。

また、所属先ＧＷ１０及び他ＧＷ１０のいずれからも干渉報知信号を受け取っていない端末５０は、所定の条件が満たされた場合に、通信経路の再設定、及び、送信電力値の設定を行う。なお、所属先ＧＷ１０及び他ＧＷ１０のいずれからも干渉報知信号を受け取っていない端末５０とは、いずれの射程エリア内にも含まれていない端末である。

以上のように、各ＧＷ１０が、干渉検出時に上記の干渉報知信号を送信し、端末５０が、所属先ＧＷ１０の干渉報知信号、他ＧＷ１０の干渉報知信号、及び、自身以外の他ノードのハロー信号に基づいて通信経路の再設定及び送信電力値の設定を行う。これにより、ゲートウェイ間の干渉を防止でき、ゲートウェイと直接通信を行っている端末の通信を維持することができる。

［ゲートウェイの構成］
図２は、実施例１のゲートウェイの一例を示すブロック図である。図２において、ＧＷ１０は、無線受信処理部１１と、キャリア検出部１２と、送信制御部１３と、フレーム受信処理部１４と、干渉検出部１５と、記憶部１６とを有する。さらに、ＧＷ１０は、報知信号生成部１７と、データ処理部１８と、ハロー信号生成部１９と、フレーム生成部２０と、無線送信処理部２１と、送信電力制御部２２とを有する。なお、ＧＷ１０は、有線ネットワークと接続するインタフェース（図示せず）も有している。

無線受信処理部１１は、アンテナを介して受信した無線信号をキャリア検出部１２へ出力する。また、無線受信処理部１１は、アンテナを介して受信した無線信号に対して、例えば、ダウンコンバート及びアナログデジタル（ＡＤ）変換等の無線受信処理を施して、無線受信処理後の受信信号をフレーム受信処理部１４へ出力する。

キャリア検出部１２は、無線受信処理部１１から受け取った信号の電力に基づいて他のノードの送信が行われているか否かを判定し、判定結果を送信制御部１３へ出力する。

送信制御部１３は、キャリア検出部１２から受け取る判定結果に基づいて、ＧＷ１０から送信される信号の送信タイミングを制御する。すなわち、送信制御部１３は、他のノードの送信が行われていないタイミングで送信命令信号をフレーム生成部２０に出力する。この送信命令信号に従ってフレーム生成部２０から信号が送出されることにより、ＧＷ１０の送信信号は、他のノードの送信が行われていない期間に送信される。

フレーム受信処理部１４は、無線受信処理部１１から受け取る信号の種類に応じて出力先を切り替える。具体的には、フレーム受信処理部１４は、自身宛のデータ信号をデータ処理部１８へ出力する。また、フレーム受信処理部１４は、自身宛ではなく他のノード宛てのデータ信号を干渉検出部１５へ出力する。また、フレーム受信処理部１４は、他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号、及び、自身以外の他のノードから送信されたハロー信号を送信電力制御部２２へ出力する。

干渉検出部１５は、フレーム受信処理部１４から受け取るデータ信号に基づいて、自身の第１ホップ端末以外のノードからの干渉を検出すると共に、干渉元ノードの識別情報（つまり、干渉元アドレス）を特定する。特定された干渉元アドレスは、記憶部１６に記憶される。ここで、記憶部１６には、自身の第１ホップ端末の識別情報を保持するテーブル（図示せず）が記憶されている。このテーブルと、干渉元ノードの識別情報とを比較することにより、干渉元ノードが自身の第１ホップ端末であるか否かを判定することができる。また、ノードの識別情報にノード種別を含めておくことにより、干渉元ノードが、他ＧＷ１０であるのか又は端末５０であるのかを判定することができる。なお、干渉検出部１５は、１つの干渉元ノードから送信されたデータ信号が１つのタイミングで検出された場合に干渉を検出したものとしてもよい。又は、干渉検出部１５は、第１のタイミングから所定の期間連続して１つの干渉ノードから送信されたデータ信号が検出された場合に干渉を検出したものとしてもよい。この場合、所定の期間は、タイマ（図示せず）によって計測される。

干渉検出部１５は、自身の第１ホップ端末以外の他のノードからの干渉を検出した場合、検出通知信号を報知信号生成部１７へ出力する。

報知信号生成部１７は、干渉検出部１５から検出通知信号を受け取ると、干渉報知信号を生成する。この干渉報知信号には、上述の通り、当該干渉報知信号の送信後に送信されるデータ信号の「第１の予定送信電力値」が含められる。この第１の予定送信電力値は、検出された干渉元ノードまで届かないような送信電力値である。また、第１の予定送信電力値は、送信電力制御部２２で算出され、記憶部１６に記憶されている。

そして、報知信号生成部１７は、生成された干渉報知信号をフレーム生成部２０へ出力すると共に、生成完了通知を送信電力制御部２２へ出力する。この生成完了通知を受けとった送信電力制御部２２は、無線送信処理部２１に設定される送信電力値を最大送信電力値に設定する。これにより、干渉報知信号が最大送信電力で送信される。なお、ここでは、最大送信電力値で干渉報知信号が送信されるものと説明したが、上述の通り、全ノードで既知の送信電力値であれば最大値以外であってもよい。

データ処理部１８は、フレーム受信処理部１４から受け取ったデータ信号に対して、復号等の所定の処理を実行する。また、データ処理部１８は、ユーザデータを生成し、フレーム生成部２０へ出力する。

ハロー信号生成部１９は、ハロー信号を生成する。このハロー信号には、当該ハロー信号の送信後に自身から送信されるデータ信号の「第２の予定送信電力値」が含められる。この第２の予定送信電力値は、送信電力制御部２２で算出され、記憶部１６に記憶されている。

そして、ハロー信号生成部１９は、生成されたハロー信号をフレーム生成部２０へ出力すると共に、生成完了通知を送信電力制御部２２へ出力する。この生成完了通知を受けとった送信電力制御部２２は、無線送信処理部２１に設定される送信電力値を最大送信電力値に設定する。これにより、ハロー信号も最大送信電力値で送信される。なお、ここでは、最大送信電力値でハロー信号が送信されるものと説明したが、上述の通り、全ノードで既知の送信電力値であれば最大値以外であってもよい。

フレーム生成部２０は、入力されたデータ信号、干渉報知信号、及び、ハロー信号を無線フレームにマッピングすることによりフレーム信号を生成し、生成されたフレーム信号を、送信命令信号に応じたタイミングで無線送信処理部２１へ出力する。なお、フレーム生成部２０は、任意の干渉元ノードによる干渉に起因して干渉報知信号が送信された回数が所定の閾値を超えた場合、つまり、その干渉元ノードによる干渉の検出回数が所定値を超えた場合、その干渉元ノードによる干渉を示す干渉報知信号を、再送対象から除外してもよい。

無線送信処理部２１は、フレーム生成部２０から受け取るフレーム信号に対して、デジタルアナログ（ＤＡ）変換、アップコンバート、及び増幅等の所定の無線送信処理を施し、得られた無線信号を、アンテナを介して送信する。ここで、無線信号は、送信電力制御部２２によって設定された送信電力値まで増幅された後に送信される。

送信電力制御部２２は、他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号、又は、他ＧＷ１０から送信されたハロー信号に基づいて、自身におけるデータ信号の送信電力値を決定する。

また、送信電力制御部２２は、干渉検出部１５で他ノードからの干渉が検出された場合、干渉元ノードから送信されたハロー信号に基づいて、自身におけるデータ信号の送信電力値を算出する。

ここで、送信電力制御部２２は、ハロー信号の送信元ノードである複数の端末５０のそれぞれについて、ハロー信号に基づいて算出されたパスロス値と所要受信感度とから算出される所要送信電力値の内の最小値を、自身におけるデータ信号の送信電力値の下限値とする。

具体的には、送信電力制御部２２は、図３に示すように、ハロー信号抽出部３１と、報知信号抽出部３２と、所要送信電力算出部３３と、最小送信電力算出部３４と、送信電力算出部３５とを有する。図３は、ゲートウェイにおける送信電力制御部及び記憶部の一例を示すブロック図である。

ハロー信号抽出部３１は、フレーム受信処理部１４から受け取る信号からハロー信号を抽出し、抽出されたハロー信号の送信元ノードの識別情報を特定する。そして、ハロー信号抽出部３１は、抽出されたハロー信号と、特定された送信元ノードの識別情報とをセットで所要送信電力算出部３３へ出力する。

報知信号抽出部３２は、フレーム受信処理部１４から受け取る信号から干渉報知信号を抽出し、抽出された干渉報知信号の送信元である他ＧＷ１０の識別情報を特定する。そして、報知信号抽出部３２は、抽出された干渉報知信号と、特定された他ＧＷ１０の識別情報とをセットで所要送信電力算出部３３へ出力する。

所要送信電力算出部３３は、ハロー信号抽出部３１から受け取るハロー信号の受信電力値に基づいて、当該ハロー信号の送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出する。具体的には、ハロー信号の送信電力値は既知であるので、ハロー信号の送信電力値から受信電力値を減算することにより、パスロス値を算出することができる。

また、所要送信電力算出部３３は、報知信号抽出部３２から受け取る干渉報知信号の受信電力値に基づいて、当該干渉報知信号の送信元である他ＧＷ１０と自身との間のパスロス値を算出する。具体的には、干渉報知信号の送信電力値は既知であるので、干渉報知信号の送信電力値から受信電力値を減算することにより、パスロス値を算出することができる。

そして、所要送信電力算出部３３は、算出されたパスロス値と、所要受信感度とに基づいて、所要送信電力値を算出する。

そして、所要送信電力算出部３３は、算出された所要送信電力値と、当該所要送信電力値に対応する送信元ノードの識別情報とを対応づけて、送信電力算出部３５及び最小送信電力算出部３４へ出力する。

最小送信電力算出部３４は、所要送信電力算出部３３から受け取った、端末５０についての所要送信電力値の内で最小値を特定し、特定された最小値とこれに対応する端末５０の識別情報とを記憶部１６へ出力する。これにより、特定された最小値とこれに対応する端末５０の識別情報とは、記憶部１６に記憶される。ここで、この最小値以上に送信電力値が設定されることにより、ＧＷ１０は、少なくとも１つの端末５０と直接通信を行うことができる。

送信電力算出部３５は、所要送信電力算出部３３で算出された所要送信電力値に基づいて、自身におけるデータ信号の送信電力値を算出し、算出された送信電力値を記憶部１６へ出力する。これにより、算出された送信電力値は、記憶部１６に記憶される。なお、報知信号生成部１７又はハロー信号生成部１９から生成完了通知を受け取った場合、送信電力算出部３５は、記憶部１６に記憶されている最大送信電力値を読み出し、当該最大送信電力値を無線送信処理部２１に設定する。また、データ送信時には、送信電力算出部３５は、算出された、データ信号の送信電力値を無線送信処理部２１に設定する。

図２に戻り、記憶部１６は、最大送信電力値、及び、送信電力算出部３５で算出された送信電力値を記憶する。また、記憶部１６は、最小送信電力算出部３４で算出された最小値を記憶する。また、記憶部１６は、干渉検出部１５で特定された干渉元アドレスを記憶する。

具体的には、図３に示すように、記憶部１６は、電力テーブル４１と、最小送信電力テーブル４２と、干渉元アドレステーブル４３とを有する。最大送信電力値、及び、送信電力算出部３５で算出された送信電力値は、電力テーブル４１に保持される。また、最小送信電力算出部３４で算出された最小値は、最小送信電力テーブル４２に保持される。また、干渉検出部１５で特定された干渉元アドレスは、干渉元アドレステーブル４３に保持される。

［端末の構成］
図４は、実施例１のマルチホップ通信端末の一例を示すブロック図である。図４において、端末５０は、無線受信処理部５１と、キャリア検出部５２と、送信制御部５３と、フレーム受信処理部５４と、経路制御部５５と、記憶部５６とを有する。さらに、端末５０は、データ処理部５７と、ハロー信号生成部５８と、フレーム生成部５９と、無線送信処理部６０と、送信電力制御部６１とを有する。

無線受信処理部５１は、アンテナを介して受信した無線信号をキャリア検出部５２へ出力する。また、無線受信処理部５１は、アンテナを介して受信した無線信号に対して、例えば、ダウンコンバート及びアナログデジタル（ＡＤ）変換等の無線受信処理を施して、無線受信処理後の受信信号をフレーム受信処理部５４へ出力する。

キャリア検出部５２は、無線受信処理部５１から受け取った信号の電力に基づいて他のノードの送信が行われているか否かを判定し、判定結果を送信制御部５３へ出力する。

送信制御部５３は、キャリア検出部５２から受け取る判定結果に基づいて、端末５０から送信される信号の送信タイミングを制御する。すなわち、送信制御部５３は、他のノードの送信が行われていないタイミングで送信命令信号をフレーム生成部５９に出力する。この送信命令信号に従ってフレーム生成部５９から信号が送出されることにより、端末５０の送信信号は、他のノードの送信が行われていない期間に送信される。

フレーム受信処理部５４は、無線受信処理部５１から受け取る信号の種類に応じて出力先を切り替える。具体的には、フレーム受信処理部１４は、自身宛のデータ信号をデータ処理部５７へ出力する。また、フレーム受信処理部１４は、ＧＷ１０から送信された干渉報知信号、及び、自身以外の他のノードから送信されたハロー信号を、経路制御部５５及び送信電力制御部６１へ出力する。

経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０以外の他ＧＷ１０からの干渉報知信号及びその受信の有無、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及びその受信の有無、並びに、自身以外の他のノードから送信されたハロー信号に基づいて、通信経路を設定する。

具体的には、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信され、且つ、他ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信されていない場合、自身が所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れるか否かを判定する。この判定では、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値が、所属先ＧＷ１０と自身との間の所要送信電力値よりも小さい場合、所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れると判定される。そして、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０の射程エリアから自身が外れると判定される場合、通信経路を再設定する。このとき、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値によって規定される自身の射程エリア内に存在する複数の他の端末５０のそれぞれを含む複数の通信経路候補の中から１つの候補を通信経路として決定する。複数の通信経路候補の中から１つの候補を選択する基準は、各通信経路候補について算出された経路コストである。一方、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０の射程エリアから自身が外れないと判定される場合、現在の通信経路、つまり所属先ＧＷ１０と自身とが直接接続される直接ルートを維持する。

また、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号の両方が受信された場合、基本的には、現在の通信経路、つまり所属先ＧＷ１０と直接接続される直接ルートを維持する。

また、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号のいずれも受信されない場合、所定の条件が満たされるときに、通信経路を再設定する。この所定の条件とは、自身にとっての第１ホップ端末、つまり、現在設定されている通信経路上の隣接端末５０から送信されたハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値が、自身のデータ信号の送信のために現在設定されている送信電力値より小さいことである。このとき、経路制御部５５は、自身にとっての第１ホップ端末からのハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値によって規定される自身の射程エリア内に存在する複数の他の端末５０のそれぞれを含む複数の通信経路候補の中から１つの候補を通信経路として決定する。複数の通信経路候補の中から１つの候補を選択する基準は、各通信経路候補について算出された経路コストである。

詳細には、経路制御部５５は、図５に示すように、報知信号抽出部７１と、ハロー信号抽出部７２と、所要送信電力算出部７３と、経路変更判定部７４と、経路コスト算出部７５と、通信経路決定部７６とを有する。図５は、端末における経路制御部の一例を示すブロック図である。

報知信号抽出部７１は、フレーム受信処理部５４から受け取る信号から干渉報知信号を抽出し、抽出された干渉報知信号の送信元であるＧＷ１０の識別情報を特定する。そして、報知信号抽出部７１は、抽出された干渉報知信号と、特定されたＧＷ１０の識別情報とをセットで所要送信電力算出部７３、経路変更判定部７４、及び、通信経路決定部７６へ出力する。

ハロー信号抽出部７２は、フレーム受信処理部５４から受け取る信号からハロー信号を抽出し、抽出されたハロー信号の送信元ノードの識別情報を特定する。そして、ハロー信号抽出部７２は、抽出されたハロー信号と、特定された送信元ノードの識別情報とをセットで所要送信電力算出部７３、経路変更判定部７４、経路コスト算出部７５、及び、通信経路決定部７６へ出力する。

所要送信電力算出部７３は、報知信号抽出部７１から受け取る干渉報知信号の受信電力値に基づいて、当該干渉報知信号の送信元であるＧＷ１０と自身との間のパスロス値を算出する。具体的には、干渉報知信号の送信電力値は既知であるので、干渉報知信号の送信電力値から受信電力値を減算することにより、パスロス値を算出することができる。

また、所要送信電力算出部７３は、ハロー信号抽出部７２から受け取るハロー信号の受信電力値に基づいて、当該ハロー信号の送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出する。具体的には、ハロー信号の送信電力値は既知であるので、ハロー信号の送信電力値から受信電力値を減算することにより、パスロス値を算出することができる。

そして、所要送信電力算出部７３は、算出されたパスロス値と、所要受信感度とに基づいて、所要送信電力値を算出する。

そして、所要送信電力算出部７３は、算出された所要受信感度と、当該所要受信感度に対応する送信元ノードの識別情報とを対応づけて、経路変更判定部７４へ出力する。

経路変更判定部７４は、次の条件のいずれかが満たされる場合、経路変更を実行すると判定する。
〈条件１〉所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信され、他ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信されず、且つ、端末５０自身が所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れると判定されること。
〈条件２〉所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号のいずれも受信されず、且つ、端末５０自身にとっての第１ホップ端末からのハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値が、自身のデータ信号について現在設定されている送信電力値より小さいこと。

そして、経路変更判定部７４は、経路変更を実行するか否かについての判定結果を、通信経路決定部７６及び送信電力制御部６１へ出力する。

経路コスト算出部７５は、ハロー信号抽出部７２から受け取った複数のハロー信号に基づいて、当該複数のハロー信号の送信元ノードのそれぞれを隣接端末として含む複数の通信経路候補のそれぞれについて、経路コストを算出する。ここで、経路コストとは、例えば、通信経路における自身から所属先ＧＷ１０までのホップ数、つまり、通信経路における自身と所属先ＧＷ１０との間に存在する端末５０の数である。

そして、経路コスト算出部７５は、各通信経路候補についての経路コスト、及び、各通信経路候補上の隣接端末の識別情報をセットで通信経路決定部７６へ出力する。

通信経路決定部７６は、上記〈条件１〉が満たされる場合、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値によって規定される自身の射程エリア内に存在する各端末５０を隣接端末として含む複数の通信経路候補を特定する。そして、通信経路決定部７６は、特定された複数の通信経路候補の内で経路コストの最も小さい通信経路候補を通信経路として決定する。

また、通信経路決定部７６は、上記〈条件２〉が満たされる場合、現在の通信経路上の隣接端末から送信されたハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値で規定される自身の射程エリア内に存在する各端末５０を隣接端末として含む複数の通信経路候補を特定する。そして、通信経路決定部７６は、特定された複数の通信経路候補の内で経路コストの最も小さい通信経路候補を通信経路として決定する。

なお、それ以外の場合、通信経路決定部７６は、現在設定されている通信経路を維持することを決定する。また、所属先ＧＷ１０の識別情報は、記憶部５６から読み出される。

そして、通信経路決定部７６は、決定された通信経路に関する情報をデータ処理部５７へ出力する。

図４に戻り、データ処理部５７は、フレーム受信処理部５４から受け取ったデータ信号に対して、復号等の所定の処理を実行する。また、データ処理部５７は、ユーザデータを生成し、フレーム生成部２０へ出力する。

ハロー信号生成部５８は、ハロー信号を生成する。このハロー信号には、当該ハロー信号の送信後に自身から送信されるデータ信号の「第２の予定送信電力値」が含められる。この第２の予定送信電力値は、送信電力制御部６１で算出され、記憶部５６に記憶されている。

そして、ハロー信号生成部５８は、生成されたハロー信号をフレーム生成部５９へ出力すると共に、生成完了通知を送信電力制御部６１へ出力する。この生成完了通知を受け取った送信電力制御部６１は、無線送信処理部６０に設定される送信電力値を最大送信電力値に設定する。これにより、ハロー信号は最大送信電力値で送信される。なお、ここでは、最大送信電力値でハロー信号が送信されるものと説明したが、上述の通り、全ノードで既知の送信電力値であれば最大値以外であってもよい。

フレーム生成部５９は、入力されたデータ信号、及び、ハロー信号を無線フレームにマッピングすることによりフレーム信号を生成し、生成されたフレーム信号を、送信命令信号に応じたタイミングで無線送信処理部６０へ出力する。

無線送信処理部６０は、フレーム生成部５９から受け取るフレーム信号に対して、デジタルアナログ（ＤＡ）変換、アップコンバート、及び増幅等の所定の無線送信処理を施し、得られた無線信号を、アンテナを介して送信する。ここで、無線信号は、送信電力制御部６１によって設定された送信電力値まで増幅された後に送信される。

送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０以外の他ＧＷ１０からの干渉報知信号及びその受信の有無、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及びその受信の有無、並びに、自身以外の他のノードから送信されたハロー信号に基づいて、データ信号の送信電力値を設定する。

具体的には、送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信され、且つ、他ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信されていない場合、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値を、自身の送信データの送信電力値として決定する。

また、送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号の両方が受信された場合、所属先ＧＷ１０には送信信号が届き且つ他ＧＷ１０には届かないような送信電力値を算出する。

また、送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号のいずれも受信されない場合、経路制御部５５で再設定された通信経路上の隣接端末からのハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値を自身の送信電力値とする。

詳細には、送信電力制御部６１は、図６に示すように、報知信号抽出部８１と、ハロー信号抽出部８２と、所要送信電力算出部８３と、送信電力算出部８４とを有する。図６は、端末における送信電力制御部の一例を示すブロック図である。

報知信号抽出部８１は、フレーム受信処理部５４から受け取る信号から干渉報知信号を抽出し、抽出された干渉報知信号の送信元であるＧＷ１０の識別情報を特定する。そして、報知信号抽出部８１は、抽出された干渉報知信号と、特定されたＧＷ１０の識別情報とをセットで所要送信電力算出部８３及び送信電力算出部８４へ出力する。

ハロー信号抽出部８２は、フレーム受信処理部５４から受け取る信号からハロー信号を抽出し、抽出されたハロー信号の送信元ノードの識別情報を特定する。そして、ハロー信号抽出部８２は、抽出されたハロー信号と、特定された送信元ノードの識別情報とをセットで所要送信電力算出部８３及び送信電力算出部８４へ出力する。

所要送信電力算出部８３は、報知信号抽出部８１から受け取る干渉報知信号の受信電力値に基づいて、当該干渉報知信号の送信元であるＧＷ１０と自身との間のパスロス値を算出する。

また、所要送信電力算出部８３は、ハロー信号抽出部７２から受け取るハロー信号の受信電力値に基づいて、当該ハロー信号の送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出する。

所要送信電力算出部８３は、算出されたパスロス値と、所要受信感度とに基づいて、所要送信電力値を算出する。

そして、所要送信電力算出部８３は、算出された所要送信電力値と、当該所要送信電力値に対応する送信元ノードの識別情報とを対応づけて、送信電力算出部８４へ出力する。

送信電力算出部８４は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信され、且つ、他ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信されていない場合、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値を、自身の送信データの送信電力値として決定する。

また、送信電力算出部８４は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号の両方が受信された場合、所属先ＧＷ１０には送信信号が届き且つ他ＧＷ１０には届かないような送信電力値を算出する。すなわち、送信電力算出部８４は、所要送信電力算出部８３で算出された、所属先ＧＷ１０と自身との間の所要送信電力値よりも大きく、他ＧＷ１０と自身との間の所要送信電力値よりも小さな値になるように、送信電力値を決定する。

また、送信電力算出部８４は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号のいずれも受信されない場合、経路制御部５５で再設定された通信経路上の隣接端末からのハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値を自身の送信電力値とする。

図４に戻り、記憶部５６は、最大送信電力値、及び、送信電力算出部８４で算出された送信電力値を記憶する。また、記憶部５６は、干渉報知信号の送信元ＧＷ１０の識別情報を記憶する。また、記憶部５６は、所属先ＧＷ１０の識別情報を記憶する。

［通信システムの動作］
以上の構成を有するＧＷ及び端末の動作にいて説明する。

＜ＧＷによる干渉報知信号の送信処理、及び、データ信号の送信電力値の制御処理＞
図７は、ゲートウェイによる干渉報知信号の送信処理及びデータ信号の電力送信値の制御処理の説明に供するフローチャートである。

ＧＷ１０において干渉検出部１５は干渉検出を繰り返し（ステップＳ１０１否定）、干渉が検出されると（ステップＳ１０１肯定）、干渉元アドレスを特定する（ステップＳ１０２）。

送信電力制御部２２は、自身におけるデータ信号の送信電力値及び干渉報知信号の送信電力値を決定する（ステップＳ１０３）。データ信号の送信電力値は、干渉元ノードから送信されたハロー信号に基づいて算出される。また、干渉報知信号の送信電力値は、記憶部１６に記憶されており、ここでは最大送信電力値である。具体的には、送信電力制御部２２は、干渉元ノードと自身との間のパスロス値を算出し、算出されたパスロス値に基づいて、データ信号の送信電力値を算出する。算出された新たな送信電力値は、記憶部１６に記憶される。

報知信号生成部１７は、送信電力制御部２２において決定された新たな送信電力値を含む干渉報知信号を生成する（ステップＳ１０４）。

フレーム生成部２０及び無線送信処理部２１は、生成された干渉報知信号を送信する（ステップＳ１０５）。

一方、ＧＷ１０において送信電力制御部２２は、他ＧＷ１０からの干渉報知信号を受信した場合には、次のように送信電力値を決定する。すなわち、送信電力制御部２２は、他ＧＷ１０と自身とのパスロス値に基づいて算出した送信電力値と、「最小送信電力値」との中で大きい方を、新たな送信電力値とする。

図８は、最小送信電力値の算出処理の説明に供するフローチャートである。

所要送信電力算出部３３は、受信されたハロー信号の各送信元端末と自身との間のパスロス値を算出する（ステップＳ２０１）。

所要送信電力算出部３３は、算出されたパスロス値と、所要受信感度とに基づいて、所要送信電力値を算出する（ステップＳ２０２）。

最小送信電力算出部３４は、所要送信電力算出部３３で算出された、端末５０についての所要送信電力値の内で最小値を特定し、特定された最小値に対応する端末５０を特定する（ステップＳ２０３）。

最小送信電力算出部３４は、特定された所要送信電力値の最小値に基づいて、最小送信電力値を算出する（ステップＳ２０４）。

なお、以上の説明では、干渉検出部１５は、１つの干渉元ノードから送信されたデータ信号が１つのタイミングで検出されることを干渉の検出としているが、これに限定されない。干渉検出部１５は、第１のタイミングから所定の期間連続して１つの干渉ノードから送信されたデータ信号が検出されることを干渉の検出としてもよい。

また、図７に示されたフローは、基本的には、干渉が検出される度に繰り返し実行される。ただし、任意の干渉元ノードによる干渉に起因して干渉報知信号が送信された回数が所定の閾値を超えた場合、つまり、その干渉元ノードによる干渉の検出回数が所定値を超えた場合、その干渉元ノードによる干渉を示す干渉報知信号を、再送対象から除外してもよい。

＜端末による通信経路の決定処理、及び、データ信号の送信電力値の制御処理＞
図９は、端末による通信経路の決定処理、及び、データ信号の送信電力値の制御処理の説明に供する図である。

端末５０において経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号の両方が受信された場合（ステップＳ３０１肯定、ステップＳ３０２肯定）、基本的には、現在の通信経路、つまり所属先ＧＷ１０と直接接続される直接ルートを維持する（ステップＳ３０３）。また、この場合、送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０には送信信号が届き且つ他ＧＷ１０には届かないような送信電力値を算出する（ステップＳ３０３）。

また、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信され、且つ、他ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信されていない場合（ステップＳ３０１肯定、ステップＳ３０２否定）、自身が所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。

経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０の射程エリアから自身が外れないと判定される場合（ステップＳ３０４否定）、現在の通信経路、つまり所属先ＧＷ１０と自身とが直接接続される直接ルートを維持する（ステップＳ３０５）。また、この場合、送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値を、自身の送信データの送信電力値として決定する（ステップＳ３０５）。

経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０の射程エリアから自身が外れると判定される場合（ステップＳ３０４肯定）、通信経路を再決定する（ステップＳ３０６）。このとき、経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値によって規定される自身の射程エリア内に存在する複数の他の端末５０のそれぞれを含む複数の通信経路候補の中から１つの候補を通信経路として決定する。複数の通信経路候補の中から１つの候補を選択する基準は、各通信経路候補について算出された経路コストである。ただし、１つの通信経路候補も見つからない場合には、経路制御部５５は、現在の通信経路を維持する。

送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０の射程エリアから自身が外れると判定される場合（ステップＳ３０４肯定）、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる第１の予定送信電力値を、自身の送信データの送信電力値として決定する（ステップＳ３０６）。ただし、１つの通信経路候補も見つからない場合には、経路制御部５５は、現在の送信電力値を維持する。

経路制御部５５は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号のいずれも受信されない場合（ステップＳ３０１否定、ステップＳ３０７否定）、所定の条件が満たされるときに、通信経路を再決定する（ステップＳ３０８）。この所定の条件とは、自身にとっての第１ホップ端末、つまり、現在設定されている通信経路上の隣接端末５０から送信されたハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値が、自身のデータ信号の送信のために現在設定されている送信電力値より小さいことである。

送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号及び他ＧＷ１０からの干渉報知信号のいずれも受信されない場合（ステップＳ３０１否定、ステップＳ３０７否定）、再決定された通信経路上の隣接端末からのハロー信号に含まれる第２の予定送信電力値を自身の送信電力値とする（ステップＳ３０８）。

なお、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信されず、且つ、他ＧＷ１０からの干渉報知信号が受信される場合（ステップＳ３０１否定、ステップＳ３０７肯定）には、その時点で処理が終了する。

以上のように本実施例によれば、ＧＷ１０においてフレーム生成部２０は、干渉検出部１５で干渉が検出された場合、干渉報知信号を送信する。この干渉報知信号には、ＧＷ１０におけるデータ信号の送信電力値であり且つ最大送信電力値より小さい第１の予定送信電力値に関する情報を含まれる。また、干渉報知信号は、最大送信電力値で送信される。

こうすることで、ＧＷ１０の最大の射程エリアに含まれるノードに対してＧＷ１０において干渉が発生していることを報知することができる。このため、干渉元ノードに対しても干渉発生の事実を知らせることができ、干渉元ノードに送信電力調整の機会を与えることができる。この結果、ＧＷ１０間の干渉を解消することができる。

また、ＧＷ１０において送信電力制御部２２は、干渉検出部１５で干渉が検出された場合、ＧＷ１０におけるデータ信号の送信電力値を調整する。この調整では、ＧＷ１０から送信された信号が干渉元ノードまで届かないような送信電力値に調整される。具体的には、干渉元ノードから送信されたハロー信号の受信電力値と、ハロー信号の既知の送信電力値とに基づいて算出される。

こうすることで、ＧＷ１０自身が他のノードに対して与えている干渉を解消することができる。

また、ＧＷ１０において送信電力制御部２２は、他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号に基づいて、ＧＷ１０におけるデータ信号の送信電力値を決定する。具体的には、送信電力制御部２２は、他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号に含まれる他ＧＷ１０の予定送信電力値を、自身の送信電力値として決定する。

こうすることで、ＧＷ１０自身が他のノードに対して与えている干渉を解消することができる。なぜならば、他ＧＷ１０から送信された干渉報知信号に含まれる他ＧＷ１０の予定送信電力値は、他ＧＷ１０からＧＷ１０への干渉を解消できる電力値となっているためである。

また、ＧＷ１０において送信電力制御部２２は、複数の端末５０のそれぞれについて算出された所要送信電力値の内の最小値を、ＧＷ１０自身の送信電力値の下限値とする。

こうすることでＧＷ１０は、１つの端末５０とも通信できない状況となることを防止することができる。

また、ＧＷ１０においてフレーム生成部２０は、任意の干渉元ノードによる干渉に基づく干渉報知信号の送信回数が所定値を超えた場合、その任意の干渉元ノードによる干渉に基づく干渉報知信号を、再送対象から除外する。

こうすることで、解消できないと思われる干渉元ノードによる干渉に基づく干渉報知信号を再送対象から除外できるので、無駄なシグナリングを防止することができる。

また、端末５０において無線受信処理部５１及びフレーム受信処理部５４は、所属先ＧＷ１０から最大送信電力で送信された干渉報知信号を受信する。干渉報知信号は、所属先ＧＷ１０との間で直接経路を介して通信を行う第１ホップ端末以外のノードから送信された信号を受信していることを示す報知信号であって、所属先ＧＷ１０におけるデータ信号の予定送信電力値に関する情報を含む。

こうすることで、端末５０は所属先ＧＷ１０の射程エリアに変更があることを知ることができる。また、干渉報知信号には、当該干渉報知信号の送信後の所属先ＧＷ１０によるデータ信号の予定送信電力値が含まれているので、端末５０は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に基づいて経路変更の要否を判断することができる。すなわち、端末５０は、所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れるか否かを判断することができる。

また、端末５０において無線受信処理部５１及びフレーム受信処理部５４は、端末５０以外の他ノードから最大送信電力で送信されたハロー信号を受信する。ハロー信号は、他ノードの種別情報及び識別情報並びに他ノードにおけるデータ信号の予定送信電力値に関する情報を含む。

こうすることで、端末５０は他のノードの予定送信電力値に合わせた経路決定をすることができる。

また、端末５０において経路制御部５５は、自身が所属先ＧＷ１０の射程エリアから外れると判定される場合、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる予定送信電力値よりも小さい、複数の端末のそれぞれを隣接端末として含む経路候補を特定する。そして、経路制御部５５は、特定された複数の経路候補の中で経路コストの最も小さい経路候補を通信経路として決定する。また、この場合、送信電力制御部６１は、所属先ＧＷ１０からの干渉報知信号に含まれる予定送信電力値を自身の送信電力値に設定する。

こうすることで、端末５０は、所属先ＧＷ１０との間の通信を最も効率の良い通信経路で維持できると共に、端末５０が所属先ＧＷ１０に干渉を与えることを防止できる。

また、端末５０において送信電力制御部６１は、ＧＷ１０の射程エリアと他ＧＷ１０の射程エリアの両方に含まれると判定される場合、自身と他ＧＷ１０との間の所要送信電力値よりも小さい値に自身の送信電力値を設定する。

こうすることで、端末５０が他ＧＷ１０に与える干渉を解消することができる。

また、端末５０において経路制御部５５は、自身が所属先ＧＷ１０の射程エリア及び他ＧＷ１０の射程エリアの両方に含まれないと判定される場合、次の処理を行う。すなわち、経路制御部５５は、現在設定されている通信経路上の隣接端末からのハロー信号に含まれる予定送信電力よりも、所要送信電力値が小さい複数の端末のそれぞれを隣接端末として含む複数の経路候補を特定する。そして、経路制御部５５は、特定された複数の経路候補の中で経路コストの最も小さい経路候補を通信経路として決定する。

こうすることで、ＧＷ１０による射程エリアの調整によって現在の隣接端末との間の通信状況に変化が生じても、端末５０は、所属先ＧＷ１０との間の通信を最も効率の良い通信経路で維持できる。

［他の実施例］
［１］実施例１では、端末５０はＧＷ１０からの干渉報知信号を受信することをトリガーとして通信経路の再設定及び送信電力値の設定を行うものとして説明したが、これに限定されない。例えば、端末５０は、通常、所定の周期で通信経路の再設定及び送信電力値の設定を行い、臨時的に、ＧＷ１０からの干渉報知信号を受信することをトリガーとして、通信経路の再設定及び送信電力値の設定を行ってもよい。

［２］実施例１では、報知信号抽出部７１と報知信号抽出部８１とを別の機能部として説明したが、これに限定されない。報知信号抽出部７１と報知信号抽出部８１とは１つの機能部として実現されてもよい。同様に、ハロー信号抽出部７２とハロー信号抽出部８２とは、１つの機能部として実現されてもよい。同様に、所要送信電力算出部７３と所要送信電力算出部８３とは、１つの機能部として実現されてもよい。

［３］実施例１のＧＷ１０及び端末５０は、次のようなハードウェア構成により実現することができる。

図１０は、ゲートウェイのハードウェア構成を示す図である。図１０に示すように、ＧＷ１０は、ハードウェアの構成要素として、メモリ１０ａと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０ｂと、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路１０ｃとを有する。ＲＦ回路１０ｃは、アンテナを有する。メモリ１０ａは、例えば、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のＲＡＭ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)、フラッシュメモリにより構成される。記憶部１６は、メモリ１０ａにより実現される。また、送信制御部１３と、フレーム受信処理部１４と、干渉検出部１５と、報知信号生成部１７と、データ処理部１８と、ハロー信号生成部１９と、フレーム生成部２０と、送信電力制御部２２とは、例えばＣＰＵ１０ｂ等の集積回路により実現される。また、無線受信処理部１１と、キャリア検出部１２と、無線送信処理部２１とは、ＲＦ回路１０ｃにより実現される。

図１１は、マルチホップ通信端末のハードウェア構成を示す図である。図１１に示すように、端末５０は、ハードウェア的には、メモリ５０ａと、ＣＰＵ５０ｂと、ＲＦ回路５０ｃとを有する。ＲＦ回路５０ｃは、アンテナを有する。メモリ５０ａは、例えば、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリにより構成される。また、送信制御部５３と、フレーム受信処理部５４と、経路制御部５５と、データ処理部５７と、ハロー信号生成部５８と、フレーム生成部５９と、送信電力制御部６１とは、例えばＣＰＵ５０ｂ等の集積回路により実現される。また、無線受信処理部５１と、キャリア検出部５２と、無線送信処理部６０とは、ＲＦ回路５０ｃにより実現される。

また、実施例１で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することで実現できる。すなわち、送信制御部１３と、フレーム受信処理部１４と、干渉検出部１５と、報知信号生成部１７と、データ処理部１８と、ハロー信号生成部１９と、フレーム生成部２０と、送信電力制御部２２とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ１０ａに記録され、各プログラムがＣＰＵ１０ｂに読み出されてプロセスとして機能してもよい。また、送信制御部５３と、フレーム受信処理部５４と、経路制御部５５と、データ処理部５７と、ハロー信号生成部５８と、フレーム生成部５９と、送信電力制御部６１とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ５０ａに記録され、各プログラムがＣＰＵ５０ｂに読み出されてプロセスとして機能してもよい。

１ 無線マルチホップネットワーク
２ 有線ネットワーク
５ 管理サーバ
１１，５１ 無線受信処理部
１２，５２ キャリア検出部
１３，５３ 送信制御部
１４，５４ フレーム受信処理部
１５ 干渉検出部
１６，５６ 記憶部
１７ 報知信号生成部
１８，５７ データ処理部
１９，５８ ハロー信号生成部
２０，５９ フレーム生成部
２１，６０ 無線送信処理部
２２，６１ 送信電力制御部
３１，７２，８２ ハロー信号抽出部
３２，７１，８１ 報知信号抽出部
３３，７３，８３ 所要送信電力算出部
３４ 最小送信電力算出部
３５，８４ 送信電力算出部
４１ 電力テーブル
４２ 最小送信電力テーブル
４３ 干渉元アドレステーブル
５０ 端末
５５ 経路制御部
７４ 経路変更判定部
７５ 経路コスト算出部
７６ 通信経路決定部

Claims (10)

1. 所属先ゲートウェイとの間で、少なくとも１つの他の端末を含む間接経路又は直接経路である、通信経路を介して通信を行うマルチホップ通信端末であって、
   前記所属先ゲートウェイから第１の送信電力値で送信され、且つ、前記第１の送信電力値より小さい、前記所属先ゲートウェイにおけるデータ信号の第１の予定送信電力値に関する情報を含む第１の報知信号と、
   自身以外の他ノードの種別情報及び識別情報並びに前記他ノードにおけるデータ信号の第２の予定送信電力値に関する情報を含むハロー信号と
   を受信する受信部と、
   前記受信された第１の報知信号及び前記受信されたハロー信号に基づいて、前記通信経路を決定する経路制御部と、
   を具備することを特徴とするマルチホップ通信端末。
2. 前記受信された第１の報知信号、前記受信されたハロー信号、及び、前記決定された通信経路に基づいて、自身におけるデータ信号の第２の送信電力値を決定する電力制御部、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載のマルチホップ通信端末。
3. 前記受信された第１の報知信号又は前記受信されたハロー信号に基づいて、前記受信された第１の報知信号又は前記受信されたハロー信号の、送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出し、前記算出されたパスロス値と所要受信電力値とに基づいて、所要送信電力値を算出する算出部を具備し、
   前記電力制御部は、前記所属先ゲートウェイ以外の他ゲートウェイからの第２の報知信号が受信されず、且つ、前記第１の予定送信電力値が、前記算出部で算出された前記所属先ゲートウェイと自身との間の所要送信電力値より大きい場合、前記第１の予定送信電力値を前記第２の送信電力値として決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチホップ通信端末。
4. 前記受信された第１の報知信号又は前記受信されたハロー信号に基づいて、前記受信された第１の報知信号又は前記受信されたハロー信号の、送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出し、前記算出されたパスロス値と所要受信電力値とに基づいて、所要送信電力値を算出する算出部を具備し、
   前記経路制御部は、前記所属先ゲートウェイ以外の他ゲートウェイからの第２の報知信号が受信されず、且つ、前記第１の予定送信電力値が前記算出部で算出された前記所属先ゲートウェイと自身との間の所要送信電力値より小さい場合、前記算出部で算出された所要送信電力値が前記第１の予定送信電力値より小さい、複数の端末のそれぞれを隣接端末として含む複数の経路候補を特定し、前記特定された複数の経路候補の内で経路コストの最も小さい経路候補を前記通信経路として設定し、
   前記電力制御部は、前記第１の予定送信電力値を前記第２の送信電力値として決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチホップ通信端末。
5. 前記受信部は、前記所属先ゲートウェイ以外の他ゲートウェイから第２の報知信号を受信し、
   前記マルチホップ通信端末は、前記受信された第１の報知信号、前記受信された第２の報知信号、又は前記受信されたハロー信号に基づいて、前記受信された第１の報知信号、前記受信された第２の報知信号又は前記受信されたハロー信号の、送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出し、前記算出されたパスロス値と所要受信電力値とに基づいて、所要送信電力値を算出する算出部を具備し、
   前記電力制御部は、前記第２の送信電力値を、前記算出部で算出された前記他ゲートウェイと自身との間の所要送信電力値よりも小さい値に決定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチホップ通信端末。
6. 前記受信されたハロー信号に基づいて、前記受信されたハロー信号の送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出し、前記算出されたパスロス値と所要受信電力値とに基づいて、所要送信電力値を算出する算出部を具備し、
   前記経路制御部は、前記所属先ゲートウェイからの第１の報知信号及び前記所属先ゲートウェイ以外の他ゲートウェイからの第２の報知信号のいずれもが受信されない場合、前記算出部で算出された所要送信電力値が、現在設定されている通信経路上の隣接端末から送信されたハロー信号に含まれる第２の予定送信電力より小さい、複数の端末のそれぞれを隣接端末として含む複数の経路候補を特定し、前記特定された複数の経路候補の内で経路コストの最も小さい経路候補を前記通信経路として設定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチホップ通信端末。
7. 所属先ゲートウェイと、前記所属先ゲートウェイとの間で、少なくとも１つの他の端末を含む間接経路又は直接経路である、通信経路を介して通信を行うマルチホップ通信端末とを含む、マルチホップ通信システムであって、
   前記所属先ゲートウェイは、
   自身との間で直接経路を介して通信を行う第１ホップ端末以外のノードから送信された信号に基づいて、干渉を検出し、干渉元ノードを特定する検出部と、
   前記干渉が検出された場合に前記第１の送信電力値で送信され、且つ、前記第１の送信電力値より小さい、自身におけるデータ信号の第１の予定送信電力値に関する情報を含む第１の報知信号と、
   自身のノードの種別情報及び識別情報並びに自身におけるデータ信号の第２の予定送信電力値に関する情報を含む第１のハロー信号と
   を送信する送信部と、
   自身以外の他ゲートウェイから送信された第２の報知信号と、自身以外の他ノードから送信された第２のハロー信号とを受信する第１の受信部と、
   前記第１の受信部で受信された第２の報知信号、又は、前記第１の受信部で受信された、前記他ゲートウェイからの第２のハロー信号に基づいて、自身におけるデータ信号の第２の送信電力値を決定する電力制御部と、
   を具備し、
   前記マルチホップ通信端末は、
   前記第１の報知信号と、自身以外の他ノードからのハロー信号とを受信する第２の受信部と、
   前記第２の受信部で受信された、第１の報知信号及びハロー信号に基づいて、前記通信経路を決定する経路制御部と、
   を具備する、
   マルチホップ通信システム。
8. 前記所属先ゲートウェイは、前記第１の受信部で受信された第２の報知信号又はハロー信号に基づいて、前記第１の受信部で受信された第２の報知信号又はハロー信号の、送信元ノードと自身との間のパスロス値を算出し、前記算出されたパスロス値と所要受信電力値とに基づいて、所要送信電力値を算出する算出部を具備し、
   前記電力制御部は、前記算出部で複数のマルチホップ通信端末のそれぞれについて算出された所要送信電力値の内の最小値を、前記第２の送信電力値の下限値とする、
   ことを特徴とする請求項７に記載のマルチホップ通信システム。
9. 前記送信部は、前記検出部において任意の干渉元ノードによる干渉を検出する度に前記第１の報知信号を送信し、前記任意の干渉元ノードによる干渉に基づく前記第１の報知信号の送信回数が所定値を超えた場合、前記任意の干渉元ノードによる干渉に基づく前記第１の報知信号を、再送対象から除外する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のマルチホップ通信システム。
10. 所属先ゲートウェイとの間で、少なくとも１つの他の端末を含む間接経路又は直接経路である、通信経路を介する、端末によるマルチホップ通信方法であって、
    前記所属先ゲートウェイから第１の送信電力値で送信され、且つ、前記第１の送信電力値より小さい、前記所属先ゲートウェイにおけるデータ信号の第１の予定送信電力値に関する情報を含む報知信号と、
    前記端末以外の他ノードから送信され、且つ、前記他ノードの種別情報及び識別情報並びに前記他ノードにおけるデータ信号の第２の予定送信電力値に関する情報を含むハロー信号と
    を受信し、
    前記受信された第１の報知信号及び前記受信されたハロー信号に基づいて、前記通信経路を決定する、
    マルチホップ通信方法。

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