JP2015088778A - ルーティング情報形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチホップ通信システムの通信経路を決定する処理を適切に行うことを目的とする。【解決手段】ルーティング情報形成装置としての制御装置１０は、複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路としてノード間経路を形成する。ルーティング情報取得部１２−１は、入出力ポート１６を介して、各無線機からルーティング情報としてのルーティングテーブルを取得する。ルーティング情報拡張部１２−２は、各無線機についてのルーティングテーブルに基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティングテーブルを変更し、通信経路を拡張する。ルーティング情報送信部１２−３は、拡張後のルーティング情報を、入出力ポート１６を介して各無線機に送信する。【選択図】図２

Description

本発明は、ルーティング情報形成装置に関し、特に、マルチホップ通信を行う複数の無線機間のルートを生成する処理の改善に関する。

複数の無線機によって構成されるマルチホップ通信システムが広く用いられている。マルチホップ通信システムの通信経路には、複数の無線機のうちいずれかを基幹ノードとし、その他の無線機を分岐ノードまたは末端ノードとするツリー形状のものがある。基幹ノードはツリー形状の根幹をなす。分岐ノードはツリー形状における分岐点または分岐のない中継点をなし、末端ノードはツリー形状における末端をなす。ツリー形状の通信経路を形成するマルチホップ通信システムには、通信経路を規定する情報が、基幹ノードの無線機に一括して記憶されるものがある。この場合、基幹ノードの無線機がパケットのルーティングに関する制御を行う。その他、通信経路上で隣接する無線機の識別符号を各無線機が記憶する等、通信経路を規定する情報が各無線機に記憶されるものがある。

また、マルチホップ通信システムの通信経路には、複数の無線機が網目状に結ばれたメッシュ形状のものがある。メッシュ形状の通信経路は、ツリー形状の通信経路に対し、分岐ノードまたは末端ノードを他のノードに接続する経路が追加されたものである。この場合においても、メッシュ形状の通信経路を規定する情報は、基幹ノードの無線機に一括して記憶されるか、各無線機に記憶される。

以下の特許文献１には、マルチホップ通信システムが記載されている。このシステムでは、通信経路を規定する経路情報が親ノードによって生成される。子ノード間の通信経路はメッシュ形状を有する。子ノードから親ノードに至る通信経路は複数通りあり、その中から通信状況が良好であるものが選択される。特許文献２には、親ノードおよび複数の子ノードを備える無線通信システムが記載されている。各ノードは、他のノードとの間で無線通信を行い、ノード間で情報を送受信するためのルーティングテーブルを生成する。

特開２０１１−２２３４４２号公報 特開２００９−４９７５号公報

マルチホップ通信システムでは、通信経路を確立するための経路確立用パケットの送受信が複数の無線機の間で行われる。無線機の位置関係の変化、無線機を取り巻く環境の変化等の通信条件の変化があった場合には、経路確立用パケットの送受信を行うことで新たな通信経路が確立され、通信条件の変化に対処することができる。しかし、経路確立用パケットの送受信の頻度が高い場合には、本来の情報の送受信を目的とするパケット通信が妨げられることがある。

本発明は、マルチホップ通信システムの通信経路を決定する処理を適切に行うことを目的とする。

本発明は、マルチホップ通信を行う複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路を形成するルーティング情報形成装置において、複数の無線機のそれぞれから、ルーティング情報を取得するルーティング情報取得部と、各無線機についてのルーティング情報に基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティング情報を変更し、無線機の間を結ぶ経路を拡張するルーティング情報拡張部と、拡張後のルーティング情報を無線機に送信するルーティング情報送信部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るルーティング情報形成装置は、望ましくは、各無線機について取得されたルーティング情報に基づいて、無線機の間を結ぶ経路をユーザに示す表示部を備え、前記ルーティング情報拡張部は、各無線機について取得されたルーティング情報に加えて、ユーザの操作に基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティング情報を変更する。

また、本発明に係るルーティング情報形成装置においては、望ましくは、複数の無線機が、無線機の間を結ぶ経路を更新する経路更新通信を行い、ルーティング情報形成装置は、望ましくは、前記経路更新通信を停止させ、各無線機が有しているルーティング情報を確定する確定化パケットを、各無線機に送信する確定化パケット送信部を備える。

また、本発明は、マルチホップ通信を行う複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路を形成するルーティング情報形成装置において、ユーザの操作に基づいて、無線機の間を結ぶ経路を指定する操作部と、前記操作部によって指定されたルートに基づいて、各無線機についてルーティング情報を生成するルーティング情報生成部と、各無線機にルーティング情報を送信するルーティング情報送信部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るルーティング情報形成装置は、望ましくは、各無線機のルーティング情報は、宛先無線機と、その宛先無線機にパケットを送信する際のネクストホップ無線機とを対応付けた情報を含む。

本発明によれば、マルチホップ通信システムの通信経路を決定する処理を適切に行うことができる。

マルチホップ通信システムの構成を示す図である。 制御装置の構成を示す図である。 ネクストホップ決定処理によって生成されるルーティングテーブルを示す図である。 ルーティングテーブルが拡張される過程を示す図である。 拡張されたルーティングテーブルを示す図である。 ネクストホップ識別符号に、受信信号レベルＳｇが対応付けられているルーティングテーブルを示す図である。 マルチホップ通信システムにおいて確立される通信経路の第２の例を説明するための図である。 ネクストホップ決定処理によって生成されるルーティングテーブルを示す図である。 ネクストホップ決定処理によって生成されるルーティングテーブルを示す図である。 ルーティングテーブルが拡張される過程を示す図である。 ルーティングテーブルが拡張される過程を示す図である。 パケットの構成を示す図である。 表示部に描かれる通信経路の例を示す図である。 表示部に描かれる通信経路の例を示す図である。 ユーザの操作に基づいて得られたルーティングテーブルを示す図である。 拡張されたルーティングテーブルを示す図である。

（１）マルチホップ通信システムの構成
図１には、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムが示されている。マルチホップ通信システムは、制御装置１０および無線機Ｒ１〜Ｒ５を備える。無線機の間を結ぶ線は、その線の両端の無線機の間でノード間経路が確立していることを概念的に示している。ここで、２つの無線機の間でノード間経路が確立しているとは、通信相手の識別符号を相互に認識していることをいう。各無線機はパケットを送受信するノードとして動作し、無線機Ｒ１〜Ｒ５は、メッシュ形状の通信経路を形成する。無線機Ｒ１は制御装置１０に有線接続され、基幹ノードとして動作する。無線機Ｒ２〜Ｒ５は分岐ノードとして動作する。無線機Ｒ１は、制御装置１０の制御に従って他の無線機との間のパケット通信を行い、無線機Ｒ１〜Ｒ５はマルチホップ通信を行う。図１には、メッシュ形状の通信経路が示されているが、無線機Ｒ１〜Ｒ５は、ツリー状の通信経路を形成する場合もある。

図２には、制御装置１０の構成が示されている。制御装置１０は、例えば、パーソナルコンピュータによって構成され、制御部１２、記憶部１４、入出力ポート１６、操作部１８および表示部２０を備える。

制御部１２は、プロセッサ等の電子デバイスによって構成され、記憶部１４に記憶されたプログラムに従って動作する。制御部１２には、ルーティング情報取得部１２−１、ルーティング情報拡張部１２−２、ルーティング情報送信部１２−３、確定化パケット送信部１２−４、解除パケット送信部１２−５、およびルーティング情報生成部１２−６がプログラムの実行によって構成される。制御部１２における各構成部については後述する。

記憶部１４には、制御部１２によって実行されるプログラムの他、プログラムの実行によって生成されたデータが記憶される。入出力ポート１６は、制御部１２と基幹ノードの無線機とを有線接続する。操作部１８は、キーボード、マウス、タッチパネル等を備える。表示部２０は、画像を表示するディスプレイ等を備える。表示部２０は、タッチパネル付きのディスプレイ等、操作部１８を含んだものであってもよい。

なお、本実施形態では、基幹ノードとして動作する無線機Ｒ１と制御装置１０とを別体のものとしているが、制御装置１０は無線機Ｒ１に組み込まれていてもよい。

（２）通信経路の確立
マルチホップ通信システムが通信経路を確立する処理について説明する。マルチホップ通信システムを構成する各無線機は、他の無線機による中継を介さず直接的に通信を行うネクストホップ無線機を決定する。各無線機は、ネクストホップ無線機を決定した後、ネクストホップ無線機の中継を介したその先の通信経路を確立する拡張処理を行う。

（２−１）ネクストホップ決定処理
各無線機が、ネクストホップ無線機を決定する処理について説明する。各無線機は、他の無線機との間で、送信元の識別符号が含まれる経路確立用パケットを送受信する。経路確立用パケットを受信した無線機は、受信信号レベルに基づいてネクストホップ無線機を決定する。例えば、複数の無線機から経路確立用パケットを受信した場合には、受信信号レベルが大きい方の無線機を優先的にネクストホップ無線機として決定する。ここでは、２つの無線機のうちの一方が他方をネクストホップ無線機として認識しているときには、その他方もまた一方をマルチホップ無線機として認識するものとする。すなわち、２つの無線機の間を結ぶノード間経路は双方向の通信経路である。各無線機は、ネクストホップ無線機を決定する際には、経路確立用パケットから取得した送信元の識別符号をネクストホップ無線機の識別符号として記憶する。

また、各無線機は、複数の無線機をネクストホップ無線機として決定するときは、いずれか１つのネクストホップ無線機を基幹側ネクストホップ無線機とする。ここで、基幹側ネクストホップ無線機とは、基幹ノードに宛てて送信するパケットの送信先となり、基幹ノードから送信されたパケットの受信元となるネクストホップ無線機をいう。例えば、基幹ノードから末端ノードに向かって順に各無線機がネクストホップ無線機を決定していくという処理を採用した場合には、各無線機は、先にネクストホップ無線機として決定したものを基幹側ネクストホップ無線機として決定する。

このような処理によって、無線機Ｒ１〜Ｒ５は、それぞれ、図３（ａ）〜（ｅ）に示されるようなルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５を生成する。ルーティングテーブルは、宛先とする無線機の識別符号に対し、ネクストホップ識別符号Ｒｔおよび中継回数Ｈｐを対応付けたものである。ルーティングテーブルは、「宛先」の欄に挙げられている識別符号を有する無線機を宛先とする場合に、その宛先識別符号に対応付けられたネクストホップ識別符号Ｒｔを有する無線機にパケットを送信することで、中継回数Ｈｐで宛先の無線機にパケットが到達することを示す。宛先の無線機がネクストホップ無線機である場合には、そのネクストホップ無線機の識別符号がネクストホップ識別符号Ｒｔとして対応付けられる。

ネクストホップ決定処理が実行されることにより、無線機Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれは、ネクストホップ無線機を決定し、ネクストホップ識別符号を認識する。各無線機は、ネクストホップ無線機として決定した各無線機の識別符号を宛先識別符号とし、各宛先識別符号に対し、同一の識別符号をネクストホップ識別符号Ｒｔとして対応付ける。

例えば、無線機Ｒ１は、無線機Ｒ２およびＲ３をネクストホップ無線機とする。そのため、無線機Ｒ１のルーティングテーブルＴ１では、宛先識別符号Ｒ２およびＲ３に対し、ネクストホップ識別符号Ｒｔとして、それぞれ、Ｒ２およびＲ３が対応付けられる。また、無線機Ｒ２は、無線機Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５をネクストホップ無線機とする。そのため、無線機Ｒ２のルーティングテーブルＴ２では、宛先識別符号Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５に対し、ネクストホップ識別符号Ｒｔとして、それぞれ、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５が対応付けられる。さらに、無線機Ｒ３は、無線機Ｒ１、Ｒ２、およびＲ４をネクストホップ無線機とする。そのため、無線機Ｒ３のルーティングテーブルＴ３では、宛先識別符号Ｒ１、Ｒ２、およびＲ４に対し、ネクストホップ識別符号Ｒｔとして、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ４が対応付けられる。同様に、無線機Ｒ４のルーティングテーブルＴ４では、宛先識別符号Ｒ２、Ｒ３、およびＲ５に対し、ネクストホップ識別符号Ｒｔとして、それぞれ、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ５が対応付けられ、無線機Ｒ５のルーティングテーブルＴ５では、宛先識別符号Ｒ２およびＲ４に対し、ネクストホップ識別符号Ｒｔとして、それぞれ、Ｒ２およびＲ４が対応付けられる。

なお、ネクストホップ識別符号Ｒｔのうち、「（ｒ）」の符号が付されているものは、基幹側ネクストホップ無線機の識別符号であることを示す。例えば、無線機Ｒ４は、無線機Ｒ３を基幹側ネクストホップ無線機とするため、無線機Ｒ４のルーティングテーブルＴ４では、ネクストホップ識別符号Ｒ３に「（ｒ）」の符号が付されている。無線機Ｒ５は、無線機Ｒ２を基幹側ネクストホップ無線機とするため、無線機Ｒ５のルーティングテーブルＴ５では、ネクストホップ識別符号Ｒ２に「（ｒ）」の符号が付されている。

ネクストホップ識別符号Ｒｔには、中継回数Ｈｐが対応付けられている。中継回数Ｈｐは、ネクストホップ識別符号Ｒｔで識別される無線機をネクストホップ無線機とした場合において、宛先識別符号で識別される無線機にパケットが到達するまでに必要とされる中継回数を示す。ネクストホップ無線機を宛先とする場合には、中継回数Ｈｐは０である。

ルーティングテーブルでは、「ネクストホップ無線機」の欄に加えて、「代替ネクストホップ無線機」の欄が設けられている。この欄には、ネクストホップ無線機との間の通信状況が良好でなくなった場合の代替のネクストホップ無線機に関する情報が記述される。ネクストホップ決定処理を実行した段階では、代替ネクストホップ無線機に関する情報は各無線機において生成されないため、この欄は空欄となっている。代替ネクストホップ無線機に関する情報は、次に説明する拡張処理によって生成される。

（２−２）拡張処理
無線機Ｒ２〜Ｒ５のそれぞれは、他の無線機の中継により、自らのルーティングテーブルを含む経路確立用パケットを基幹側ノードである無線機Ｒ１に送信する。この送信は、無線機Ｒ２〜Ｒ５のそれぞれが基幹側ネクストホップ無線機に経路確立用パケットを送信するマルチホップ通信によって行われる。無線機Ｒ２〜Ｒ５のそれぞれからルーティングテーブルを含む経路確立用パケットを受信した無線機Ｒ１は、自らのルーティングテーブルＴ１、および無線機Ｒ２〜Ｒ５のそれぞれのルーティングテーブルＴ２〜Ｔ５を制御装置１０に送信する。制御装置１０は、以下に説明するような処理によって、ルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５に基づいて、各ルーティングテーブルを拡張する。

（２−２−１）中継回数Ｈｐが１である通信経路の確立
ここでは、ルーティングテーブルＴ１を拡張する処理について説明する。その他のルーティングテーブルＴ２〜Ｔ５についても、同様の処理によって拡張が行われる。制御装置１０は、図３（ａ）のルーティングテーブルＴ１において、中継回数Ｈｐが０であるネクストホップ識別符号に対応する宛先識別符号を抽出する。図３（ａ）に示されているように、このような宛先識別符号はＲ２およびＲ３である。そこで、制御装置１０は、無線機Ｒ２のルーティングテーブルＴ２、および無線機Ｒ３のルーティングテーブルＴ３を参照する。

制御装置１０は、ルーティングテーブルＴ２から、中継回数Ｈｐが０であるネクストホップ識別符号に対応付けられた宛先識別符号のうち、識別符号Ｒ１を除いたものを抽出する。これによって抽出される識別符号は、無線機Ｒ１から無線機Ｒ２による１回の中継を介してパケットが到達する無線機の識別符号である。ここで、識別符号Ｒ１を除く理由は、無線機Ｒ１が無線機Ｒ１を宛先とすることはないからである。図３（ｂ）に示されているように、このような宛先識別符号は、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５である。

制御装置１０は、識別符号Ｒ３、Ｒ４およびＲ５がルーティングテーブルＴ２から抽出されたことを受けて、ルーティングテーブルＴ１における宛先識別符号Ｒ３、Ｒ４およびＲ５に対し、識別符号Ｒ２をネクストホップ識別符号として対応付ける。このネクストホップ識別符号に対応する中継回数Ｈｐは１である。

図４（ａ）には、その処理の様子が示されている。新たに追記がされた欄は太枠となっている。宛先識別符号Ｒ３に対しては、識別符号Ｒ３がネクストホップ識別符号として既に対応付けられている。そこで、宛先識別符号Ｒ３に対しては、代替ネクストホップ識別符号として、識別符号Ｒ２が対応付けられる。宛先識別符号Ｒ４およびＲ５に対しては、ネクストホップ識別符号が対応付けられていないため、ネクストホップ識別符号として識別符号Ｒ２が対応付けられる。

次に、制御装置１０は、ルーティングテーブルＴ３から、中継回数Ｈｐが０であるネクストホップ識別符号に対応付けられた宛先識別符号のうち、識別符号Ｒ１を除いたものを抽出する。ここで抽出される識別符号は、無線機Ｒ１から無線機Ｒ３による１回の中継を介してパケットが到達する無線機の識別符号である。図３（ｃ）に示されているように、このような宛先識別符号はＲ２およびＲ４である。

制御装置１０は、識別符号Ｒ２およびＲ４がルーティングテーブルＴ３から抽出されたことを受けて、ルーティングテーブルＴ１における宛先識別符号Ｒ２およびＲ４に対し、識別符号Ｒ３をネクストホップ識別符号として対応付ける。このネクストホップ識別符号に対応する中継回数Ｈｐは１である。

図４（ｂ）には、その処理の様子が示されている。図４（ｂ）に示されているように、宛先識別符号Ｒ２およびＲ４に対しては、識別符号Ｒ２がネクストホップ識別符号として既に対応付けられている。そこで、宛先識別符号Ｒ２およびＲ４に対しては、代替ネクストホップ識別符号として、識別符号Ｒ３が対応付けられる。

（２−２−２）中継回数Ｈｐが２である通信経路の確立
図４（ｂ）に示されるルーティングテーブルＴ１では、宛先識別符号Ｒ５に対応する代替ネクストホップ識別符号が対応付けられていない。この代替ネクストホップ識別符号は、次のように中継回数Ｈｐが２である通信経路を探索することで決定される。

制御装置１０は、図４（ｂ）に示される現時点のルーティングテーブルＴ１を参照し、中継回数Ｈｐが１である欄を含む行の宛先識別符号を抽出する。図４（ｂ）に示されているように、このようなネクストホップ識別符号はＲ２〜Ｒ５である。

ネクストホップ識別符号Ｒ２〜Ｒ５が抽出されたことを受けて、制御装置１０は、ルーティングテーブルＴ２〜Ｔ５のそれぞれを参照する。制御装置１０は、ルーティングテーブルＴ２〜Ｔ５から、中継回数Ｈｐが０であるネクストホップ識別符号に対応付けられた宛先識別符号のうち、第１回目の中継を行った無線機の識別符号を除く識別符号を抽出する。このような識別符号を除く理由は、第２回目の中継によって、第１回目の中継を行った無線機にパケットが返送されることを避けるためである。このようにして抽出される宛先識別符号は、無線機Ｒ１から２回の中継を介してパケットが到達する無線機の識別符号である。

制御装置１０は、このようにして抽出された宛先識別符号として識別符号Ｒ５が抽出されたときは、ルーティングテーブルＴ１におけるネクストホップ識別符号Ｒ２〜Ｒ５のうち、宛先識別符号Ｒ５が抽出されたルーティングテーブルに対応するものを、中継回数Ｈｐが２である代替ネクストホップ識別符号として、宛先識別符号Ｒ５に対応付ける。ただし、制御装置１０は、ネクストホップ識別符号として既に決定されている識別符号と同一の識別符号Ｒ２は、代替ネクストホップ識別符号とはせず、別途探索された識別符号を代替ネクストホップ識別符号とする。図４（ｃ）には、宛先識別符号Ｒ５に対応する代替ネクストホップ識別符号として、識別符号Ｒ３が対応付けられたことが示されている。

制御装置１０は、他のルーティングテーブルＴ２〜Ｔ５についても同様の処理によって拡張を行う。図５（ａ）〜（ｅ）には、このような処理によって拡張されたルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５が示されている。

（２−２−３）拡張処理のまとめ
このように、制御装置１０は、ルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５に基づいて、各ルーティングテーブルにおける各宛先識別符号にネクストホップ識別符号および代替ネクストホップ識別符号を対応付けて、各ルーティングテーブルを拡張する。制御装置１０が１つのルーティングテーブルＴｊについて実行する処理は次のようになる。

制御装置１０は、ルーティングテーブルＴｊにおいて、中継回数Ｈｐがｎとされているネクストホップ識別符号Ｒｉに対応する宛先識別符号Ｒｋを抽出する。ここで、ｎは０以上の整数である。制御装置１０は、ルーティングテーブルＴｋを参照し、中継回数Ｈｐが０であるネクストホップ識別符号に対応付けられた宛先識別符号のうち、パケットの返送を回避した識別符号をルーティングテーブルＴｋから抽出する。これによって抽出される識別符号Ｒｍは、無線機Ｒｊからｎ＋１回の中継を介してパケットが到達する無線機の識別符号である。

次に、制御装置１０は、ルーティングテーブルＴｊにおける宛先識別符号Ｒｍに対して、上記ネクストホップ識別符号Ｒｉをネクストホップ識別符号または代替ネクストホップ識別符号として対応付けることを試みる。この処理は、（ｉ）ルーティングテーブルＴｊにおける宛先識別符号Ｒｍに対してネクストホップ識別符号が未だ対応付けられていない場合、（ｉｉ）ルーティングテーブルＴｊにおける宛先識別符号Ｒｍに対し、ネクストホップ識別符号が既に対応付けられているものの、代替ネクストホップ識別符号が未だ対応付けられていない場合、または、（ｉｉｉ）ルーティングテーブルＴｊにおける宛先識別符号Ｒｍに対し、ネクストホップ識別符号および代替ネクストホップ識別符号のいずれもが既に対応付けられている場合に応じて異なった処理となる。

上記（ｉ）の場合には、制御装置１０は、宛先識別符号Ｒｍに対し、識別符号Ｒｉをネクストホップ識別符号として対応付ける。このネクストホップ識別符号に対する中継回数Ｈｐはｎ＋１である。

上記（ｉｉ）の場合には、制御装置１０は、宛先識別符号Ｒｍに対し、識別符号Ｒｉを代替ネクストホップ識別符号として対応付ける。この代替ネクストホップ識別符号に対する中継回数Ｈｐはｎ＋１である。

上記（ｉｉｉ）の場合には、制御装置１０は、宛先識別符号Ｒｍに対し、ネクストホップ識別符号および代替ネクストホップ識別符号を新たに対応付ける処理を行わなくてもよい。

なお、制御装置１０は、ネクストホップ識別符号と同一の識別符号は、代替ネクストホップ識別符号とはせず、別途探索された識別符号を代替ネクストホップ識別符号とする。制御装置１０は、ルーティングテーブルＴｊに含まれる空欄の数が最小となるまで、ｎの値を１ずつ増加させながらこの処理を繰り返す。

（２−２−４）受信信号レベルに基づく通信経路の確立
ルーティングテーブルを拡張するために通信経路の探索を行った場合、１つの宛先に対応付けることが可能なネクストホップ無線機として複数のネクストホップ無線機が見い出され、複数通りの通信経路が見い出されることがある。すなわち、１つの宛先識別符号に対し、ネクストホップ識別符号または代替ネクストホップ識別符号として対応付けることが可能な複数の識別符号が見い出されることがある。この場合、例えば、複数の識別符号のうち１つを予め定められた順位に基づき、またはランダムに選択し、ネクストホップ識別符号または代替ネクストホップ識別符号とする。また、次に説明するように、通信状況が良好な無線機の識別符号をネクストホップ識別符号または代替ネクストホップ識別符号としてもよい。

図６（ａ）〜（ｅ）には、通信状況に応じた通信経路探索を行うためのルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５の例が示されている。これらのルーティングテーブルでは、ネクストホップ識別符号Ｒｔに、中継回数Ｈｐの他、受信信号レベルＳｇが対応付けられている。受信信号レベルＳｇは、ネクストホップ識別符号Ｒｔで識別される無線機から送信される信号の受信信号レベルを示す。ここでは、受信信号レベルＳｇが１〜１０の１０段階で表されている。受信信号レベルＳｇは、上述のネクストホップ決定処理において、ネクストホップ無線機を決定する処理において測定される。

制御装置１０は、１つの宛先に対応付けることが可能な複数のネクストホップ無線機が見い出された場合、受信信号レベルに基づいて１つのネクストホップ無線機を選択し、その宛先の無線機に対応付ける。具体的には、１つの宛先識別符号に対応付けるべきネクストホップ識別符号または代替ネクストホップ識別符号の候補となっている複数のネクストホップ識別符号のうち、受信信号レベルＳｇが最も大きいものを宛先識別符号に対応付ける。受信信号レベルＳｇが同一である場合には、例えば、予め定められた順序に基づき、あるいはランダムに一つを選択して宛先識別符号に対応付ける。これによって、通信状況が良好な無線機の識別符号がネクストホップ識別符号または代替ネクストホップ識別符号となる。

（２−２−５）拡張処理のその他の例
図７には、マルチホップ通信システムにおいて確立される通信経路の第２の例が示されている。このマルチホップ通信システムは、７台の無線機Ｒ１〜Ｒ７を備えている。無線機Ｒ１は制御装置１０に有線接続され、基幹ノードとして動作する。無線機Ｒ２〜Ｒ７は分岐ノードとして動作する。上述のネクストホップ決定処理によって、制御装置１０は、各無線機からルーティングテーブルを取得する。図８Ａおよび図８Ｂには、ネクストホップ決定処理によって生成された初期のルーティングテーブルＴ１〜Ｔ７が示されている。

図９Ａ（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ルーティングテーブルＴ１では、上述の拡張処理によって、各宛先識別符号に対してネクストホップ識別符号が順に対応付けられる。図９Ａ（ａ）には初期のルーティングテーブルＴ１が示されている。図９Ａ（ｂ）では、宛先識別符号Ｒ４およびＲ５に対し、識別符号Ｒ３およびＲ２がそれぞれ新たに対応付けられている。図９Ａ（ｃ）では、宛先識別符号Ｒ６およびＲ７に対し、識別符号Ｒ３およびＲ２がそれぞれ新たに対応付けられている。

図９Ｂに示されるように、ルーティングテーブルＴ１では、上述の拡張処理によって、各宛先識別符号に対して代替ネクストホップ識別符号が順に対応付けられる。図９Ｂ（ｄ）では、宛先識別符号Ｒ５、Ｒ６およびＲ７に対し、識別符号Ｒ３、Ｒ２およびＲ３がそれぞれ新たに対応付けられている。図９Ｂ（ｅ）では、宛先識別符号Ｒ２およびＲ４に対し、識別符号Ｒ３およびＲ２がそれぞれ新たに対応付けられている。図９Ｂ（ｆ）では、宛先識別符号Ｒ３に対して識別符号Ｒ２が対応付けられている。

（２−３）拡張されたルーティングテーブルの送信
拡張された各ルーティングテーブルは、各無線機に送信される。例えば、図１に示されるマルチホップ通信システムの場合、拡張されたルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５は、制御装置１０から無線機Ｒ１に送信される。無線機Ｒ１は、拡張されたルーティングテーブルＴ１を、経路確立のための通信とは別の実体的なパケット通信を行うための通信用ルーティングテーブルとして記憶する。また、無線機Ｒ１は、拡張されたルーティングテーブルＴ２〜Ｔ５を、それぞれ無線機Ｒ２〜Ｒ５に宛てた経路確立用パケットによって送信する。このマルチホップ通信は、例えば、各無線機が自らに宛てられていないパケットを受信した場合に、末端側の総てのネクストホップ無線機に向けてそのパケットを中継することで行われる。各無線機は、自らに宛てられたパケットを受信した場合は、そのパケットに含まれる拡張されたルーティングテーブルを通信用ルーティングテーブルとして記憶する。

このように、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムでは、ルーティング情報形成装置としての制御装置１０が、複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路を形成する。具体的には、制御部１２が備えるルーティング情報取得部１２−１は、入出力ポート１６を介して、各無線機からルーティング情報としてのルーティングテーブルを取得する。制御部１２が備えるルーティング情報拡張部１２−２は、各無線機についてのルーティングテーブルに基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティングテーブルを変更し、通信経路を拡張する。制御部１２が備えるルーティング情報送信部１２−３は、拡張されたルーティングテーブルを、入出力ポート１６を介して各無線機に送信する。

（３）パケット通信
無線機が通信用ルーティングテーブル（拡張されたルーティングテーブル）を用いて、パケットを送受信する処理について説明する。図１０には、無線機が送受信するパケットの構成が示されている。パケットは、通信経路に関する情報を含むヘッド部２２、および、送信対象となる実質的な情報を含むペイロード部２４を含む。

ヘッド部２２は、宛先記述部２６、ネクストホップ記述部２８、および送信元記述部３０を含む。宛先記述部２６には、宛先となる無線機の識別符号が記述される。送信元記述部３０には、パケットを最後に送信した送信元無線機の識別符号が記述される。すなわち、１回または複数回に亘ってパケットが中継された場合には、最後の中継をした無線機の識別符号が記述される。また、送信源である無線機からパケットが直接送信された場合には、その送信源の無線機の識別符号が記述される。ネクストホップ記述部２８には、送信元無線機に対するネクストホップ無線機の識別符号が記述される。

パケットを受信した無線機は、ネクストホップ記述部２８に記述されている識別符号を抽出し、その識別符号が自らの識別符号に一致しない場合には、そのパケットに対する処理を終了する。一方、ネクストホップ記述部２８から抽出された識別符号が自らの識別符号に一致する場合には、宛先記述部２６に記述されている宛先識別符号を抽出する。

無線機は、宛先記述部２６から抽出された宛先識別符号が、自らの識別符号に一致する場合には、ペイロード部２４に記述されている情報を取得し、その情報に対する処理を実行する。一方、無線機は、宛先記述部２６から抽出された宛先識別符号が、自らの識別符号に一致しない場合には、次に説明する中継処理を実行する。

無線機は、自らの通信用ルーティングテーブルを参照し、宛先記述部２６から抽出された宛先識別符号に対応付けられているネクストホップ識別符号を取得する。そして、受信したパケットのネクストホップ記述部２８に、通信用ルーティングテーブルから取得したネクストホップ識別符号を上書きし、送信元記述部３０に自らの識別符号を上書きした新たなパケットを生成し、その新たなパケットを送信する。

このパケットを受信した無線機は、このパケットの送信元無線機が実行した処理と同様の処理を実行する。このような処理によって、パケットは送信源の無線機から宛先の無線機へと到達する。

通信用ルーティングテーブルにおける代替ネクストホップ識別符号について説明する。マルチホップ通信システムにおいては、パケットを受信した無線機が、送信元無線機にアクノリッジパケットを送信する。この処理は、受信したパケットにおける送信元記述部３０に記述されている識別符号を用いて行われる。アクノリッジパケットは、パケットが受信されたことを送信元無線機に認識させるためのパケットである。送信元無線機は、パケットを送信した後、アクノリッジパケットを受信しない場合には、送信済みのパケットのネクストホップ記述部２８に代替ネクストホップ識別符号を上書きして再送用のパケットを生成し、そのパケットを送信する。このような処理によれば、ネクストホップ無線機との間の通信状況が良好でない場合に、代替ネクストホップ無線機を用いて宛先の無線機にパケットを送信することができる。

（４）経路確定処理および解除処理
マルチホップ通信システムにおいては、各無線機の通信用ルーティングテーブルを更新する通信が定期的に行われる。例えば、上述のネクストホップ決定処理および拡張処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。これによって、無線機の配置が変更された場合や、無線機を取り巻く環境が変化した場合においても適切な通信経路が確立される。

しかし、各無線機の通信用ルーティングテーブルが更新される頻度が高い場合、各無線機における処理負荷が大きくなり、上記（３）で述べたパケット通信の実行が妨げられる。そこで、制御装置１０は、ユーザの操作に応じて経路確定処理を実行する。この処理は、各無線機に対し、ネクストホップ決定処理およびルーティングテーブルを制御装置１０に送信する処理（以下、これらを併せたものを経路更新処理とする。）の実行を禁止し、通信用ルーティングテーブルを確定させる処理である。

制御装置１０は、経路確定処理を実行するための操作が操作部１８において行われると、基幹ノードの無線機に確定化パケットを送信する。確定化パケットは、経路更新処理の実行停止の指令を各無線機に与えるパケットである。

確定化パケットは、基幹ノードの無線機から他の無線機に送信される。例えば、図１に示されるマルチホップ通信システムの場合、確定化パケットは制御装置１０から無線機Ｒ１に送信され、無線機Ｒ１は、確定化パケットを無線機Ｒ２〜Ｒ５に送信する。この送信処理は、各無線機が、末端側の総てのネクストホップ無線機に向けて確定化パケットを中継することで行われる。確定化パケットを受信した無線機は、経路更新処理の実行を停止する。

また、制御装置１０は、ユーザの操作に応じて解除処理を実行する。この処理は、経路更新処理が禁止されている各無線機に対し、経路更新処理を再開させる処理である。制御装置１０は、解除処理を実行するための操作が操作部１８において行われると、基幹ノードの無線機に解除パケットを送信する。解除パケットは、経路更新処理を再開すべきとの指令を各無線機に与えるパケットである。解除パケットは、確定化パケットと同様、制御装置１０から各無線機に送信される。解除パケットを受信した無線機は、経路更新処理を再開する。

経路確定処理および解除処理は、複数の無線機が、各無線機のルーティングテーブルを自律分散的に生成する一般的なマルチホップ通信システムにおいて実行してもよい。すなわち、上述のネクストホップ決定処理および拡張処理の他、これらの処理によって得られる通信用ルーティングテーブルと同様のルーティングテーブルが生成される処理を実行するマルチホップ通信システムにおいて、通信経路確定処理および解除処理を実行してもよい。

このように、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムでは、複数の無線機が、無線機の間を結ぶ経路としてのノード間経路を更新する経路更新処理を行う。制御部１２が備える確定化パケット送信部１２−４は、経路更新処理に基づく経路更新通信を停止させ、各無線機が有しているルーティング情報としてのルーティングテーブルを確定する確定化パケットを、入出力ポート１６を介して各無線機に送信する。また、制御部１２に構成される解除パケット送信部１２−５は、経路更新処理を再開すべきとの指令を各無線機に与える解除パケットを、入出力ポート１６を介して各無線機に送信する。

（５）ユーザによる経路確立
上述のネクストホップ決定処理では、各無線機は、他の無線機との間で経路確立用パケットを送受信し、ネクストホップ無線機が決定された初期のルーティングテーブルを生成する。各無線機は、初期のルーティングテーブルを制御装置１０に送信する。制御装置１０は、各無線機から送信された初期のルーティングテーブルに対して拡張処理を実行し、各無線機についてのルーティングテーブルを拡張する。

このように、各無線機の初期のルーティングテーブルを、ネクストホップ決定処理によって生成する代わりに、ユーザの操作によって生成してもよい。

この場合、制御部１２は、ユーザの操作に基づき、初期のルーティングテーブルを生成する。この処理は、マルチホップ通信システムの通信経路を表示部２０に描くユーザ操作と共に行われる。すなわち、ユーザは、制御部１２が実行するグラフィックプログラムに従い、操作部１８の操作によって表示部２０に通信経路を描く。制御部１２は、表示部２０に描かれた通信経路に基づいて初期のルーティングテーブルを生成する。これによって、ユーザの操作に基づいて通信経路が指定され、各ノード間経路が指定される。

図１１には、表示部２０に描かれる通信経路の例が示されている。この通信経路は、図１に示される通信経路と同一である。図１１では、無線機Ｒ１〜Ｒ５が丸印によって示されている。白丸印は基幹ノードとして動作する無線機であることを示し、黒丸印は末端ノードまたは分岐ノードとして動作する無線機であることを示す。また、図１１では、ノード間経路が直線によって示されている。通信経路を表示部２０に描く操作が行われることで、制御部１２は、図３（ａ）〜（ｅ）に示されるルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５を初期のルーティングテーブルとして生成する。

制御部１２は、各無線機について生成された初期のルーティングテーブルに対し、上述の拡張処理を施し、拡張されたルーティングテーブルを生成する。図１１に示される通信経路がユーザによって指定された場合には、拡張処理によって、図５（ａ）〜（ｅ）に示されるような拡張されたルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５が生成される。制御部１２は、拡張された各ルーティングテーブルを各無線機に送信する。

上述のネクストホップ決定処理によれば、初期のルーティングテーブルを迅速に生成することができる。しかし、頻繁に移動する無線機がある等、通信条件が頻繁に変化する場合には、ネクストホップ決定処理では適切な通信経路が確立されないことがある。例えば、頻繁に移動する無線機が分岐ノードとなった場合、その分岐ノードが介在するマルチホップ通信は、通信状況が良好とならないことがある。ユーザの操作によって通信経路を確立する処理によれば、より適切な通信経路を確立させることができる。例えば、頻繁に移動する無線機を末端ノードとすることで、マルチホップ通信の状況を良好にすることができる。

このように、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムでは、ルーティング情報形成装置としての制御装置１０が、複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路としてノード間経路を形成する。操作部１８は、ユーザの操作に基づいて、無線機の間を結ぶ経路としてノード間経路を指定する。制御部１２が備えるルーティング情報生成部１２−６は、操作部１８によって指定されたルートに基づいて、各無線機についてルーティング情報としてのルーティングテーブルを生成する。制御部１２が備えるルーティング情報送信部１２−３は、入出力ポート１６を介して、各無線機にルーティングテーブルを送信する。

（６）ユーザによる経路変更
ユーザの操作によって各無線機の初期のルーティングテーブルを生成する代わりに、ネクストホップ決定処理によって生成された各無線機の初期のルーティングテーブルを、ユーザの操作によって変更する処理を実行してもよい。

制御部１２は、ネクストホップ決定処理によって各無線機から送信された初期のルーティングテーブルに基づいて、通信経路を示す画像データを生成し、その通信経路を表示部２０に表示する。ユーザは、制御部１２が実行するグラフィックプログラムに従い、表示部２０に表示された通信経路を操作部１８の操作によって変更する。

例えば、ネクストホップ決定処理によって生成された各無線機の初期のルーティングテーブルによって、図１１に示されるような通信経路が表示部２０に表示されているものとする。この場合、無線機Ｒ４を末端ノードとしたり、無線機Ｒ３と無線機Ｒ５との間を結ぶノード間経路を追加したりする等の変更が行われてもよい。

制御部１２は、変更された通信経路に基づいて初期のルーティングテーブルを変更する。図１２には、無線機Ｒ４と無線機Ｒ５との間を結ぶノード間経路、および、無線機Ｒ２と無線機Ｒ４との間を結ぶノード間経路を削除して無線機Ｒ４を末端ノードとし、無線機Ｒ３と無線機Ｒ５との間を結ぶ通信経路を追加した場合の通信経路が示されている。このような通信経路は、無線機Ｒ４が頻繁に移動する、無線信号を遮る物体の配置が変化する等の場合に適している。すなわち、無線機Ｒ４が末端ノードとなることで、通信状況が劣化することが回避される。この通信経路に対する初期のルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５は、図３に示される内容から図１３に示される内容に変更される。

制御部１２は、通信網が変更された後の各無線機の初期のルーティングテーブルに対し、上述の拡張処理を施し、拡張されたルーティングテーブルを生成する。図１４（ａ）〜（ｅ）には、拡張されたルーティングテーブルＴ１〜Ｔ５が示されている。制御部１２は、拡張された各ルーティングテーブルを各無線機に送信する。

このように、本発明の実施形態に係るマルチホップ通信システムでは、ルーティング情報形成装置としての制御装置１０が表示部２０を備える。表示部２０は、各無線機について取得された初期のルーティング情報、すなわち、初期のルーティングテーブルに基づいて、無線機の間を結ぶ経路としてのノード間経路をユーザに示す。制御部１２が備えるルーティング情報拡張部１２−２は、各無線機について取得されたルーティングテーブルに加えて、ユーザの操作に基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティングテーブルを変更する。

ユーザの操作によって各無線機の初期のルーティングテーブルを生成する場合、無線機の数が多い場合には、通信経路を確立する処理に長時間が要されることがある。そこで、ネクストホップ決定処理にユーザ操作による処理を組み合わせることで、迅速かつ適切に通信経路を確立することができる。

なお、ユーザの操作によって通信経路を確立または変更する処理においては、図１１および図１２に示されるような図形を操作部１８で指定する代わりに、図３および図１３に示されるようなルーティングテーブルの内容を指定するものとしてもよい。

１０ 制御装置、１２ 制御部、１２−１ ルーティング情報取得部、１２−２ ルーティング情報拡張部、１２−３ ルーティング情報送信部、１２−４ 確定化パケット送信部、１２−５ 解除パケット送信部、１２−６ ルーティング情報生成部、１４ 記憶部、１６ 入出力ポート、１８ 操作部、２０ 表示部、２２ ヘッド部、２４ ペイロード部、２６ 宛先記述部、２８ ネクストホップ記述部、３０ 送信元記述部。

Claims (5)

1. マルチホップ通信を行う複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路を形成するルーティング情報形成装置において、
   複数の無線機のそれぞれから、ルーティング情報を取得するルーティング情報取得部と、
   各無線機についてのルーティング情報に基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティング情報を変更し、無線機の間を結ぶ経路を拡張するルーティング情報拡張部と、
   拡張後のルーティング情報を無線機に送信するルーティング情報送信部と、
   を備えることを特徴とするルーティング情報形成装置。
2. 請求項１に記載のルーティング情報形成装置において、
   各無線機について取得されたルーティング情報に基づいて、無線機の間を結ぶ経路をユーザに示す表示部を備え、
   前記ルーティング情報拡張部は、
   各無線機について取得されたルーティング情報に加えて、ユーザの操作に基づいて、複数の無線機のうちの少なくとも１つについてルーティング情報を変更することを特徴とするルーティング情報形成装置。
3. 複数の無線機が、無線機の間を結ぶ経路を更新する経路更新通信を行う、請求項１または請求項２に記載のルーティング情報形成装置において、
   前記経路更新通信を停止させ、各無線機が有しているルーティング情報を確定する確定化パケットを、各無線機に送信する確定化パケット送信部を備えることを特徴とするルーティング情報形成装置。
4. マルチホップ通信を行う複数の無線機について、無線機の間を結ぶ経路を形成するルーティング情報形成装置において、
   ユーザの操作に基づいて、無線機の間を結ぶ経路を指定する操作部と、
   前記操作部によって指定されたルートに基づいて、各無線機についてルーティング情報を生成するルーティング情報生成部と、
   各無線機にルーティング情報を送信するルーティング情報送信部と、を備えることを特徴とするルーティング情報形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のルーティング情報形成装置において、
   各無線機のルーティング情報は、
   宛先無線機と、その宛先無線機にパケットを送信する際のネクストホップ無線機とを対応付けた情報を含むことを特徴とするルーティング情報形成装置。

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