JP2014216709A - 通信装置、マルチホップ無線通信ネットワークシステム及び通信方法 - Google Patents

通信装置、マルチホップ無線通信ネットワークシステム及び通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】送信対象パケットによって、異なる遅延保証の要求を満たす経路の選択を可能にする。
【解決手段】マルチホップ無線通信ネットワーク1を介して通信を行う通信装置4は、データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部15と、要求が第1の要求である場合にマルチホップ無線通信ネットワーク1内の第2通信装置3と通信装置4との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、要求が第2の要求である場合に第2通信装置3と通信装置4との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部16と、経路選択部16で選択された経路へデータを送信する送信部(17、11)を備える。
【選択図】図4

Description

本明細書で論じられる実施態様は、通信装置、マルチホップ無線通信ネットワークシステム及び通信方法に関する。
マルチホップを含む無線通信システムにおいて、様々な経路探索手法が用いられている。経路探索手法では、例えば、リンクコストが定義され、リンクコストの合計が最も小さい経路が選択される。
関連技術として、独立リンク集合複雑度と平均端末間距離の組み合わせに対応して最低リンクコストが定められ、ルーティング管理手段が、最低リンクコスト以下となるリンクを除いて独立リンク集合を求めることが記載されている。この関連技術によれば、伝送品質の悪いリンクに起因する遅延を回避し安定したネットワークコーディング情報伝送を実現することができる(例えば、特許文献1参照)。
1以上の特定のホップ数で到達する通信ノードまでの複数のネイバールートを管理するネイバー管理手段と、ネットワーク内にルーティングを行うためのルーティングテーブルを保持するルーティングテーブル管理手段を備えるノード装置が知られている。ノード装置は、標準ルート上においてデータの送信先ノード又は送信元ノードから自機ノードまでのホップ数が特定のホップ数の倍数である場合に、ネイバー管理手段によって管理されている複数のネイバールートのうち標準ルート上において自機ノードから特定のホップ数で到達する特定ノードまでのネイバールートを特定し、特定したネイバールートをルーティングテーブルに追加することによって予備ルートを構築するマルチパス構築手段を備える。ノード装置は、データのアプリケーションの種類に基づいて予備ルートを構築するか否か判断するアプリケーションデータ通信手段を更に備える。マルチパス構築手段は、アプリケーション構築手段が予備ルートを構築すると判断した場合に予備ルートを構築する(例えば、特許文献2参照)。
相互に異なる複数の無線システムを装備し、各々が装備した無線システムを用いて無線通信を行なう複数の基地局と、各々が複数の無線システムとマルチホップ無線システムとを装備し、各々が複数の無線システムから選択された少なくとも1つの無線システムとマルチホップ無線システムとを用いて複数の基地局のうちの所望の基地局にアクセスする複数の無線装置とを備える無線ネットワークシステムが知られている。複数の基地局の各々は、複数の無線装置のうちのn(nは3以上の整数)個の無線装置が少なくとも1つの無線システムとマルチホップ無線システムとを用いて複数の無線通信経路により自己と無線通信を行なう場合、複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、複数の無線通信経路を用いた無線通信の遅延時間を相対的に低下させる経路切換処理を行なうようにn個の無線装置のうちの特定無線装置を制御する。特定無線装置は、基地局からの制御に応じて、経路切換処理を行なう(例えば、特許文献3参照)。
特開2011−55208号公報 特開2007−228083号公報 特開2008−67066号公報
送信対象のパケットに応じて異なる種類の遅延保証の要求を適用することが好ましいことがある。例えば、緊急のパケットに対しては遅延の分散を抑制して大きな遅延が発生しないように遅延保証を行い、それ以外のパケットは平均遅延を小さくするように遅延保証を行う場合を想定する。
平均遅延は、ホップ数が増えることによって増える傾向があるのでホップ数は少ない方が平均遅延も小さくなる。遅延の分散は、ホップ数が増えることによって小さくなる傾向があるのでホップ数が多い方が遅延の分散が小さくなる。
遅延保証の要求が「平均遅延を抑えること」、すなわちスループットが高いことである場合、ホップ数がより少ない経路を選ぶとよい。しかし、遅延保証の要求が「大幅なパケット遅延を抑えること」である場合、ホップ数を減らして遅延の分散が増えると大きな遅延が発生する可能性が高くなる。このため、大きなパケット遅延を抑える経路と平均遅延を小さくする経路とは異なる経路であることがある。
図1に示すように、マルチホップネットワークにおけるノード装置901及び中継装置903間のPER(Packet Error Ratio)と、ハブ装置902及び中継装置903間のPERが各々「0.1」の場合を想定する。また、ノード装置901及びハブ装置902間のPERが変数xである場合を想定する。ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットが送信される場合の平均遅延及びエラーが5回発生する確率と、中継装置903を経由してパケットが送信される場合の平均遅延及びエラーが5回発生する確率の比較を以下に説明する。以下の説明及び添付図面においてノード装置及びハブ装置をそれぞれ「ノード」及び「ハブ」と表記することがある。
図2は、平均遅延及びエラーが5回発生する確率のグラフである。横軸はノード装置901及びハブ装置902間のPER「x」を示し、左側縦軸は平均遅延を示し、右側縦軸はエラーが5回発生する確率を示す。平均遅延の値は、1ホップで転送できた場合の遅延を「1」とする相対値である。
細実線は、ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットが送信される場合の平均遅延を示す。太実線は、ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットが送信される場合にエラーが5回発生する確率を示す。細点線は、中継装置903を経由してパケットが送信される場合の平均遅延を示す。太点線は、中継装置903を経由してパケットが送信される場合にエラーが5回発生する確率を示す。
範囲ΔR1では、中継装置903を経由してパケットを送信するより、ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットを送信する方が平均遅延もエラー発生率も小さい。範囲ΔR3では、ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットを送信するより、中継装置903を経由してパケットを送信する方が平均遅延もエラー発生率も小さい。
範囲ΔR2では、中継装置903を経由してパケットを送信するより、ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットを送信する方が平均遅延が小さい。一方で、ノード装置901からハブ装置902へ直接パケットを送信するより中継装置903を経由してパケットを送信する方がエラー発生率が小さい。すなわち、平均遅延を小さくする経路は中継装置903を経由しない経路であり、大きなパケット遅延を抑える経路は中継装置903を経由する経路であり、両者は異なる。
本明細書に開示される装置又は方法は、送信対象パケットによって、異なる遅延保証の要求を満たす経路の選択を可能にすることを目的とする。
装置の一観点によれば、マルチホップ無線通信ネットワークを介して通信を行う第1通信装置が与えられる。第1通信装置は、データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、要求が第1の要求である場合にマルチホップ無線通信ネットワーク内の第2通信装置と第1通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、要求が第2の要求である場合に第2通信装置と第1通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、経路選択部で選択された経路へデータを送信する送信部を備える。
本明細書に開示される装置又は方法によれば、送信対象パケットによって、異なる遅延保証の要求を満たす経路の選択が可能になる。
マルチホップネットワーク内のPERの第1例の説明図である。 平均遅延及びエラーが5回発生する確率のグラフである。 通信システムの構成例の説明図である。 ノードの機能構成の一例の説明図である。 中継装置の機能構成の一例の説明図である。 ノードの動作の一例の説明図である。 マルチホップネットワーク内のPERの第2例の説明図である。 (A)は要求遅延が異なる場合における平均遅延の違いを説明するためのグラフであり、(B)は要求遅延が異なる場合におけるエラー発生が4回を超える確率の違いを説明するためのグラフである。 ノードの一例のハードウエア構成図である。 中継装置の一例のハードウエア構成図である。
<1.通信システムの構成図>
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図3は、通信システムの構成例の説明図である。図3に示すように、第1ネットワーク1と第2ネットワーク2とは、ハブ3を介して接続されている。第1ネットワーク1は、ハブ3、ノード4−1〜4−3並びに中継装置5−1及び5−2を備えるマルチホップネットワークである。以下の説明において、ノード4−1〜4−3を総称して「ノード4」と表記することがある。中継装置5−1及び5−2を総称して「中継装置5」と表記することがある。
ノード4は、マルチホップ通信によりハブ3へデータを送信し、ハブ3は、ノード4から収集したデータを、第2ネットワークを経由した他の通信装置に転送する。中継装置5は、ノード4とハブ3との間のマルチホップ通信を中継する。ノード4が、他のノード4のマルチホップ通信を中継する中継装置5として動作してもよい。
例えば第1ネットワーク1は、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.15.6で標準化されているBAN(Body Area Network)、Bluetooth(登録商標)やZigbee(登録商標)であってよい。例えば第2ネットワーク2は、IEEE 802.11で標準化されるWLAN(Wireless Local Area Network)や、IEEE 802.16で標準化される WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)ネットワークであってよい。
<2.機能構成>
図4は、ノード4−1の機能構成の一例の説明図である。他のノード4−2及び4−3も同様の構成を備える。ノード4−1は、通信部10と、データ処理部11と、リンク品質算出部13を備える。ノード4−1は、アプリケーション処理部14と、属性判定部15と、経路選択部16と、送信データ作成部17を備える。
通信部10は、ハブ3及び中継装置5から送信されたパケットを受信する。通信部10は、受信したパケットをデータ処理部11へ出力する。リンク品質算出部13は、ハブ3とノード4−1の間のリンクのリンク品質を算出する。例えば、リンク品質算出部13は、ハブ3から受信したパケット受信時のRSSI(Received Signal Strength Indication)を測定する。リンク品質算出部13は、RSSIに基づいて、ハブ3とノード4−1との間のパケット通信のPERを、ハブ3とノード4−1との間のパケット通信のリンク品質として算出してよい。
以下の説明では、ハブ3とノード4との間のリンク品質、ハブ3と中継装置5との間のリンク品質、及びノード4と中継装置5との間のリンク品質を示す指標がPERである例示を使用する。但し、この例示は本明細書に記載のリンク品質の指標がPERである場合に限定されることを意図するものではない。リンク品質としては、受信電力強度、SINR(Signal−to−Interference plus Noise power Ratio)、BER(Bit Error Ratio)及びPERのいずれか1つ以上の組み合わせを使用することができる。
同様に、リンク品質算出部13は、中継装置5とノード4−1の間のパケット通信のPERを算出する。リンク品質算出部13は、算出したPERを経路選択部16に出力する。
通信部10は、中継装置5から送信された制御パケットを受信する。制御パケットは、中継装置5で算出されたハブ3と中継装置5との間のリンク品質として、ハブ3と中継装置5との間のPERの情報の情報として含んでいてよい。ハブ3と中継装置5との間のパケット通信のPERの情報を含む制御パケットは、例えば、IEEE 802.15.6に記述されるT−Pollフレームであってよい。
通信部10は、受信した制御パケットをデータ処理部11へ出力する。データ処理部11は、制御パケットからハブ3と中継装置5との間のPERを取得する。データ処理部11は、取得したPERを経路選択部16に出力する。
アプリケーション処理部14は、ノード4−1からハブ3へ送るデータの属性情報を属性判定部15へ出力する。ノード4−1からハブ3へ送るデータは、例えば図9を参照して後述するセンサ回路106によって測定された測定値データであってよい。
属性判定部15は、データの属性情報に応じてこのデータの送信に適用する遅延保証の要求を決定する。以下の説明において、遅延保証の要求を単に「要求遅延」と表記することがある。属性判定部15は、要求遅延の情報を経路選択部16に出力する。
例えば、データの属性は、緊急にハブ3へ送られることが望ましいデータであることを示す「緊急」と、それ以外のデータであることを示す「通常」であってよい。例えば、要求遅延の種類は、パケットの「平均遅延抑制」とパケットの「大幅な遅延抑制」であってよい。例えば、属性判定部15は属性「緊急」を持つデータに適用する要求遅延として「大幅な遅延抑制」を選択してよい。例えば属性判定部15は、属性「通常」を持つデータに適用する要求遅延として「平均遅延抑制」を選択してよい。
経路選択部16は、リンク毎に算出されたリンク品質に応じて、属性判定部15が決定した要求遅延に従う経路の経路探索を行う。例えば、要求遅延が「平均遅延抑制」である場合に、経路選択部16は平均遅延が所定の条件を満足する経路を探索してよい。
例えば、経路選択部16は平均遅延が最も小さい経路を探索してもよい。例えば、経路選択部16は、平均遅延が所定閾値よりも小さい経路のいずれかを選択してもよい。例えば、経路選択部16は、平均遅延が所定閾値よりも小さい経路のうち最もホップ数が少ない経路を探索してもよい。
例えば、要求遅延が「大幅な遅延抑制」である場合に、経路選択部16は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路を探索してよい。
例えば、経路選択部16は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が最も大きい経路を探索してもよい。例えば、経路選択部16は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定閾値より大きな経路のいずれかを選択してもよい。例えば、経路選択部16は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定閾値より大きな経路のうち最もホップ数が少ない経路を探索してもよい。
経路選択部16は、探索された経路情報を送信データ作成部17に出力する。送信データ作成部17は、経路情報に基づいて作成された宛先情報を含んだパケットを作成する。データ処理部11は、通信部10を介して、宛先情報で指定された相手側装置へパケットを送信する。
図5は、中継装置5−1の機能構成の一例の説明図である。他の中継装置5−2も同様の構成を備える。中継装置5−1は、通信部20と、データ処理部21と、RSSI測定部22と、リンク品質算出部23と、送信データ作成部24を備える。
通信部20は、ハブ3及びノード4から送信されたパケットを受信する。通信部20は、受信したパケットをデータ処理部21へ出力する。データ処理部21は受信したパケットに所定のデータ処理を行う。
リンク品質算出部23は、ハブ3と中継装置5−1の間のリンクのリンク品質を算出する。例えば、リンク品質算出部23は、ハブ3と中継装置5−1の間のパケット通信のPERをリンク品質として算出してよい。リンク品質算出部23は、送信データ作成部24にリンク品質を出力する。送信データ作成部24は、リンク品質の情報を含んだ制御パケットを生成する。送信データ作成部24は、通信部20を介して制御パケットをノード4−1へ送信する。
<3.動作説明>
図6は、ノード4−1の動作の一例の説明図である。オペレーションAAでは、ハブ3とノード4との間で想定される様々な経路上のリンクのそれぞれについてリンク品質が決定される。リンク品質算出部13がハブ3とノード4−1との間のリンク品質、及びノード4−1と中継装置5との間のリンク品質を算出することにより、これらのリンクにおけるリンク品質が決定される。データ処理部11が、ハブ3と中継装置5との間のリンク品質情報を取得することにより、ハブ3と中継装置5との間のリンク品質が決定される。
オペレーションABにおいて属性判定部15は、送信対象のデータの属性に応じて、このデータの送信に適用する要求遅延が「大幅な抑制遅延」であるか否かを判断する。要求遅延が「大幅な抑制遅延」である場合(オペレーションAB:Y)に動作はオペレーションACへ進む。要求遅延が「大幅な抑制遅延」でなく「平均遅延抑制」である場合(オペレーションAB:N)に動作はオペレーションAEへ進む。
オペレーションACにおいて経路選択部16は、オペレーションAAで決定されたリンク品質に応じて、ハブ3とノード4との間で想定される個々の経路で所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率を各々計算する。
以下、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率の算出方法の一例を説明する。簡単のためハブ3とノード4との間の経路のホップ数が2以下の場合について説明するが、本明細書に記載のハブ3とノード4との間のマルチホップ通信のホップ数は3以上であってもよい。
図7に示すように、ノード4−1とハブ3の間のPERを「x」と表記する。また、ノード4−1と中継装置5−iの間のPER「yi」と表記する。iは1、2、3…Nの各整数であり、整数Nはノード4−1とハブ3の間を中継可能な中継装置の数である。ハブ3と中継装置5−iの間のPERを「zi」と表記する。
中継装置5を経由しないでノード4−1からハブ3へ直接パケットを送信する経路の場合に、所定回数mの送信回数でデータ送信が成功しない確率pdfはxである。したがって、所定回数m以内の送信回数でデータ送信が成功する確率pdsは(1−x)である。
中継装置5−iを経由する経路の場合、所定回数mの送信回数でデータ送信が成功しない確率pifと、所定回数m以内の送信回数でデータ送信が成功する確率pisは、次式(1)及び(2)で与えられる。
Figure 2014216709
オペレーションADにおいて経路選択部16は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路を探索する。経路選択部16は、データ送信失敗に伴うデータ再送のために複数回に亘って同じデータを送信する場合に、第1回目以降のいずれかのデータ送信の経路として、第1回目の経路と異なる経路を選択してもよい。すなわち、経路選択部16が探索する経路は、「複数個の経路の組み合わせで複数回の同じデータのデータ送信を行った場合に所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路の組み合わせ」であってもよい。
例えば、経路選択部16が探索する経路は、初回のデータ送信のための中継装置5を経由しない経路と、2回目以降のデータ送信のためのいずれかの中継装置5−iを経由する経路の組み合わせであってもよい。経路選択部16は、このような経路の組み合わせのうち、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路の組み合わせを探索してもよい。
送信データ作成部17は、経路情報に基づいて作成された宛先情報を含んだパケットを作成する。データ処理部11は、通信部10を介して、宛先情報で指定された相手側装置へパケットを送信する。
オペレーションAEにおいて経路選択部16は、オペレーションAAで決定されたリンク品質に応じて、ハブ3とノード4との間で想定される個々の経路での平均遅延を各々計算する。中継装置5を経由しないでノード4−1からハブ3へ直接パケットを送信する経路の平均遅延dd、中継装置5−iを経由する経路の平均遅延diは、次式(3)及び(4)で与えられる。
Figure 2014216709
オペレーションAFにおいて経路選択部16は、平均遅延が所定の条件を満足する経路を探索する。経路選択部16は、データ送信失敗に伴うデータ再送のために複数回に亘って同じデータを送信する場合に、第1回目以降のいずれかのデータ送信の経路として、第1回目の経路と異なる経路を選択してもよい。すなわち、経路選択部16が探索する経路は、「複数個の経路の組み合わせで同じデータの複数回のデータ送信を行った場合に平均遅延が所定の条件を満足する経路の組み合わせ」であってもよい。
送信データ作成部17は、経路情報に基づいて作成された宛先情報を含んだパケットを作成する。データ処理部11は、通信部10を介して、宛先情報で指定された相手側装置へパケットを送信する。
<4.実施例の効果>
本実施例によれば、送信対象パケットの属性に応じた要求遅延を満たす経路を選択することが可能になる。例えば、大幅なパケット遅延を抑えたいパケットの場合には、所定回数の送信回数で送信成功確率が高い経路が選択される一方で、その他のパケットの場合には平均遅延がより少ない経路が選択される。
図8の(A)は、要求遅延が異なる場合における平均遅延の違いを説明するためのグラフである。図8の(B)は、要求遅延が異なる場合におけるエラー発生が4回を超える確率の違いを説明するためのグラフである。PERの設定は図1の設定と同様である。
図8の(A)において、横軸はノード901及びハブ902間のPER「x」を示し、縦軸は平均遅延を示す。実線は、中継装置903を経由せずにノード901からハブ902へ直接パケットを送信する経路のみでパケットを送信した場合の平均遅延を示す。点線は、1回目の送信を中継装置903を経由しない経路でパケットを送信し、パケット送信の失敗した場合に2回目以降の送信において中継装置903を経由する経路でパケットを送信した場合の平均遅延を示す。
図8の(B)において、横軸はノード901及びハブ902間のPER「x」を示し、縦軸はエラー発生が4回を超える確率を示す。実線は、中継装置903を経由せずにノード901からハブ902へ直接パケットを送信する経路のみでパケットを送信した場合の確率を示す。点線は、1回目の送信を中継装置903を経由しない経路でパケットを送信し、パケット送信の失敗した場合に2回目以降の送信において中継装置903を経由する経路でパケットを送信した場合の確率を示す。
図8の(A)において、中継装置903を経由しない経路のみでパケットを送信した場合の平均遅延は、2回目以降の送信において中継装置903を経由する経路でパケットを送信した場合の平均遅延よりも常に小さい。したがって、図8の(A)及び図8の(B)の実線が、パケットのデータの属性が「通常」であり要求遅延が「平均遅延抑制」である場合の平均遅延及びエラー発生が4回を超える確率のグラフとなる。
「x」の値がx1より小さい範囲では、中継装置903を経由しない経路のみでパケットを送信した場合のエラー発生が4回を超える確率は、2回目以降の送信において中継装置903を経由する経路でパケットを送信した場合よりも小さい。「x」の値がx1より大きい範囲では、中継装置903を経由しない経路のみでパケットを送信した場合のエラー発生が4回を超える確率は、2回目以降の送信において中継装置903を経由する経路でパケットを送信した場合よりも大きい。
パケットのデータの属性が「緊急」であり、要求遅延が「大幅な遅延抑制」である場合、経路選択部16は「x」の値がx1より小さい範囲で、中継装置903を経由しない経路のみでパケットを送信する経路を選択する。経路選択部16は「x」の値がx1より大きい範囲で、初回送信用経路として中継装置903を経由しない経路を選択し、再送用経路として中継装置903を経由する経路を選択する。したがって、図8の(A)及び図8の(B)のプロット線が、データの属性が「緊急」である場合の平均遅延及びエラー発生が4回を超える確率のグラフとなる。
図8の(A)及び図8の(B)の例では、プロット線で示した平均遅延が常に発生する場合に比べ、データの属性によっては平均遅延が実線の値となることで平均遅延が最大約20%低減される。また、エラー発生が4回を超える確率が常に実線の値となる場合に比べ、エラー発生が4回を超える確率がデータの属性によってプロット線の値になることで、確率が約75%低減する。
<5.変形例>
経路選択部16は、リンク品質以外の情報に基づいて、平均遅延及び所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率を算出してもよい。例えば、経路選択部16は、過去に発生した転送遅延の履歴、再送回数の履歴に基づいて統計処理に基づいて平均遅延及び所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率を算出してもよい。
また、リンク品質算出部13及び23は、過去の送信回数に対する送信失敗回数の比率に基づいてPERを算出してもよい。リンク品質算出部13及び23は、BERに基づいてPERを算出してもよい。ハブ3と中継装置5−1との間のPERが取得できない場合、経路選択部16は、ハブ3と中継装置5−1との間のPERの値を0と仮定して経路を検索してもよい。ノード4−1や中継装置5−1は、ノード4−1の移動速度を測定するための加速度センサやカメラと、測定速度からフェージングを推定するフェージング推定部を備えてもよい。リンク品質算出部13及び23は推定されたフェージングに応じてリンク品質を補正してもよい。
リンク品質算出部13は、ハブ3と中継装置5−1のパケット通信の送達確認信号であるACK(ACKnowledgement)信号及びNACK(Negative ACKnowledgement)信号を傍受し、送達確認信号に基づきハブ3と中継装置5−1との間のPERを算出してもよい。例えば、リンク品質算出部13は、ハブ3と中継装置5−1との間のパケットの受信回数に対する、肯定応答信号であるACK信号の受信回数の比率に応じてPERを算出してもよい。
データ処理部11は、ノード4−1とハブ3との間のリンク品質の情報を、他のノード4−2若しくは4−3又は中継装置5−2から受信した制御パケットから取得してもよい。例えば、他のノード4−2若しくは4−3又は中継装置5−2は、ノード4−1とハブ3との間の送達確認信号を傍受し、送達確認信号に基づいてノード4−1とハブ3との間のリンク品質を算出してもよい。同様に、データ処理部11は、ノード4−1と中継装置5−1との間のリンク品質の情報を、ハブ3、他のノード4−2若しくは4−3又は中継装置5−2から受信した制御パケットから取得してもよい。
データ処理部11は、ノード4−1が送信するパケットに適用される要求遅延を指定する指定情報を、ハブ3、他のノード4−2若しくは4−3、又は中継装置5−1若しくは5−2から受信する遅延要求受信部を備えてもよい。経路選択部16は、データ処理部11が受信した指定情報により指定される要求遅延に従って経路探索を行ってもよい。
ハブ3がノード4へパケットを送信する場合も同様に、送信対象のデータの属性に応じて異なる要求遅延を満たすように経路選択を行ってもよい。このため、ハブ3は、上述のノード4の構成要素と同様の構成要素を備えてもよい。中継装置5は、ノード4と中継装置5の間のリンク品質の情報を含んだ制御パケットをハブ3へ送信してもよい。ノード4は、ハブ3が送信するパケットに適用する要求遅延を指定する要求遅延情報をハブ3へ通知する遅延要求通知部を備えてもよい。
<6.ハードウエア構成>
次に、ノード4−1及び中継装置5−1のハードウエア構成を説明する。図9は、ノード4−1の一例のハードウエア構成図である。ノード4−1は、無線周波数回路100と、LSI(large scale integration)101と、CPU(Central Processing Unit)105と、センサ回路106を備える。ノード4−1は、RAM(Random Access Memory)107と、ROM(Read Only Memory)108と、ハードディスクドライブ装置109を備える。添付図面において無線周波数回路を「RF回路」と表記することがある。
LSI101は、デジタルベースバンド信号を処理する論理回路である。LSI101は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)や、FPGA(Field-Programming Gate Array)等により形成される変調回路102、復調回路103及びMAC(Media Access Control)処理回路104を含んでいてよい。
通信部10の上記動作は、無線周波数回路100、変調回路102及び復調回路103によって実行されてよい。データ処理部11及び送信データ作成部17の上記動作はMAC処理回路104によって実行されてよい。リンク品質算出部13の上記動作は、復調回路103とCPU105によって実行されてよい。アプリケーション処理部14の上記動作は、CPU105とセンサ回路によって実行されてよい。属性判定部15、経路選択部16の上記動作は、CPU105によって実行されてよい。
CPU105に上記動作を実行させるコンピュータプログラムは、ROM108及び/又はハードディスクドライブ装置109に格納される。これらコンピュータプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いてハードディスクドライブ装置109にインストールされてもよい。
図10は、中継装置5−1の一例のハードウエア構成図である。中継装置5−1は、無線周波数回路200と、LSI201と、CPU205と、RAM206と、ROM207と、ハードディスクドライブ装置208を備える。
LSI201は、デジタルベースバンド信号を処理する論理回路である。LSI201は、例えばASICやFPGA等により形成される変調回路202、復調回路203及びMAC処理回路204を含んでいてよい。
通信部20の上記動作は、無線周波数回路200、変調回路202及び復調回路203によって実行されてよい。データ処理部21及び送信データ作成部24の上記動作はMAC処理回路204によって実行されてよい。リンク品質算出部23の上記動作は、復調回路203とCPU205によって実行されてよい。
CPU205に上記動作を実行させるコンピュータプログラムは、ROM207及び/又はハードディスクドライブ装置208に格納される。これらコンピュータプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いてハードディスクドライブ装置208にインストールされてもよい。
なお、図9及び図10に示すハードウエア構成は実施例の説明のための例示にすぎない。上述の動作を実行するものであれば、本明細書に記載されるノード4−1及び中継装置5−1は他のどのようなハードウエア構成を採用してもよい。図4及び図5の機能構成図は、本明細書において説明される機能に関係する構成を中心に示している。ノード4−1及び中継装置5−1は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。図6を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してもよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
マルチホップ無線通信ネットワークを介して通信を行う通信装置であって、
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
前記要求が第1の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第2の要求である場合に前記第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
(付記2)
前記通信装置と前記第2通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質を算出するリンク品質算出部を備え、
前記経路選択部は、前記リンク品質算出部により算出されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする付記1に記載の通信装置。
(付記3)
前記通信装置と前記第2通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質の情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信するリンク品質受信部を備え、
前記経路選択部は、前記リンク品質受信部により受信されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする付記1に記載の通信装置。
(付記4)
前記他の通信装置が、前記通信装置と前記第2通信装置との間のマルチホップ通信を中継する中継装置又は前記第2通信装置であることを特徴とする付記3に記載の通信装置。
(付記5)
前記他の通信装置が、前記通信装置と前記第2通信装置との間のマルチホップ通信を中継する中継装置及び前記第2通信装置以外の通信装置であることを特徴とする付記3に記載の通信装置。
(付記6)
前記リンク品質が、受信電力強度、信号対干渉雑音比、ビット誤り率及びパケット誤り率のいずれか1つ、又は受信電力強度、信号対干渉雑音比、ビット誤り率及びパケット誤り率の2つ以上の組み合わせであることを特徴とする付記2〜5のいずれか一項に記載の通信装置。
(付記7)
前記判定部は、前記データの属性に応じて前記要求を判定することを特徴とする付記1〜6のいずれか一項に記載の通信装置。
(付記8)
遅延保証の要求の指定情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信する要求受信部を備え、
前記判定部は、データの送信に適用される遅延保証の要求を前記指定情報に応じて判定することを特徴とする付記1〜6のいずれか一項に記載の通信装置。
(付記9)
前記経路選択部は、前記要求が第2の要求である場合に、複数個の経路の組み合わせで複数回の同じデータのデータ送信を行った場合に所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路の組み合わせを選択することを特徴とする付記1〜8のいずれか一項に記載の通信装置。
(付記10)
マルチホップ通信を行う第1通信装置と第2通信装置を備えるマルチホップ無線通信ネットワークシステムであって、
前記第1通信装置が、
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
前記要求が第1の要求である場合に前記第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第2の要求である場合に前記第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
を備えることを特徴とするマルチホップ無線通信ネットワークシステム。
(付記11)
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する第1工程と、
前記要求が第1の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第1通信装置及び第2通信装置の間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第2の要求である場合に前記第1通信装置と前記2通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する第2工程と、
前記第2工程で選択された経路を経由して前記第1通信装置から前記第2通信装置へ前記データを送信する、ことを特徴とする通信方法。
1 第1ネットワーク
3 ハブ
4、4−1〜4−3 ノード
5、5−1、5−2 中継装置
11 データ処理部
13 リンク品質算出部
14 アプリケーション処理部
15 属性判定部
16 経路判定部
17 送信データ作成部

Claims (8)

  1. マルチホップ無線通信ネットワークを介して通信を行う通信装置であって、
    データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
    前記要求が第1の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第2の要求である場合に前記第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
    前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
    を備えることを特徴とする通信装置。
  2. 前記通信装置と前記第2通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質を算出するリンク品質算出部を備え、
    前記経路選択部は、前記リンク品質算出部により算出されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記通信装置と前記第2通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質の情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信するリンク品質受信部を備え、
    前記経路選択部は、前記リンク品質受信部により受信されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  4. 前記判定部は、前記データの属性に応じて前記要求を判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の通信装置。
  5. 遅延保証の要求の指定情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信する要求受信部を備え、
    前記判定部は、データの送信に適用される遅延保証の要求を前記指定情報に応じて判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の通信装置。
  6. 前記経路選択部は、前記要求が第2の要求である場合に、複数個の経路の組み合わせで複数回の同じデータのデータ送信を行った場合に所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路の組み合わせを選択することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の通信装置。
  7. マルチホップ通信を行う第1通信装置と第2通信装置を備えるマルチホップ無線通信ネットワークシステムであって、
    前記第1通信装置が、
    データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
    前記要求が第1の要求である場合に前記第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第2の要求である場合に前記第2通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
    前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
    を備えることを特徴とするマルチホップ無線通信ネットワークシステム。
  8. データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する第1工程と、
    前記要求が第1の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第1通信装置及び第2通信装置の間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第2の要求である場合に前記第1通信装置と前記2通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する第2工程と、
    前記第2工程で選択された経路を経由して前記第1通信装置から前記第2通信装置へ前記データを送信する、ことを特徴とする通信方法。
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