JP2021106322A - 無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ノードの移動／回転を考慮したルーティングメトリックにより親ノードを決定できる無線通信装置を提供する。【解決手段】 本発明は、他ノードの位置情報及び回転量情報を含む制御パケットを受信する手段と、他ノードから制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する手段と、自ノードの位置情報を取得する手段と、回転量情報を取得する手段と、自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた受信信号強度の減衰量を取得する減衰量取得手段と、他ノードの位置情報及び回転量情報と、自ノードの位置情報と、自ノードの回転量情報とから、自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係を算出する手段と、相対的な位置関係と、減衰量取得手段とを用いて、受信信号強度の減衰量を取得し、受信信号強度から取得した減衰量を減算し、減算した受信信号強度をメトリックとして用いる手段とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムに関し、例えば、移動体を含む無線マルチホップセンサネットワークに適用し得る。

従来、無線通信システムとして、基地局と移動局（以下、「ノード」とも呼ぶ）で構成され、ノードに備え付けられたセンサ（例えば、温湿度センサや加速度センサ）で取得されたデータを定期的に基地局（以下、ＢＳ（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）とも呼ぶ）に送信する、センサネットワークシステムが知られている。

このようなセンサネットワークシステムでは、各ノードが基地局と直接通信できない場合には、各ノードは自身と直接通信可能なエリア内に存在する他のノード（以下、「隣接ノード」とも呼ぶ）にデータを伝送し、さらに、そのデータを受信したノードが別の隣接ノードにデータを伝送するというマルチホップ無線通信でデータ伝送が行われる。以下、マルチホップ無線通信が採用されたネットワークシステムを「マルチホップ無線通信システム」とも呼ぶ。

マルチホップ無線通信システムにおいて、周囲の環境が変動したり、また、各ノードが移動したりする場合、これらの影響のため、無線の通信品質が時々刻々と変化する。

特に、人体や移動ロボットなどにノードを装着したセンサネットワークにおいては、その人体やロボット自体（以下では、これらを総称して「被装着物」とも呼ぶ）が障害物となり電波の減衰を招く。

一方、一般的なマルチホップ無線通信システムでは、自身のデータの送り先となる親ノードを制御パケットのやり取りを通じて決定している。そして、複数の親ノード候補から親ノードを決定する際の指標として、ルーティングメトリックが用いられる。

非特許文献１では、移動体を含むセンサネットワークでよく用いられるルーティングメトリックを複数開示しており、ルーティングメトリックはトラフィック量基準、無線信号品質基準、位置／移動量基準、消費エネルギー基準に大きく分けられる。特に無線信号品質基準のメトリックでは受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）をメトリックとする方式が開示されており、位置／移動量基準のメトリックではノード間距離をメトリックとする方式とノード間の相対移動速度をメトリックとする方式が開示されている。

２０１９年 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 収録論文"Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｒｅｃｅｎｔ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｍｅｔｒｉｃｓ ａｎｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｄ−Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"

しかしながら、上記に述べた方式は、被装着物の回転を考慮していない。

被装着物が回転するとノード間の障害物の影響が変化し、通信品質に影響を及ぼすため、ノードが頻繁に移動し回転するようなセンサネットワーク（無線通信システム）においては回転の影響は無視できないものである。

そのため、以上のような問題に鑑みて、ノードの移動／回転を考慮したルーティングメトリックにより親ノードを決定できる無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムが望まされている。

第１の本発明は、移動可能な被装着物に装着される無線通信装置であって、（１）他ノードの位置情報及び回転量情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、（２）他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、（３）自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、（４）自ノードの回転量情報を取得する回転量取得手段と、（５）自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、（６）前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報及び回転量情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報と、前記回転量取得手段から取得した自ノードの回転量情報とから、自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、（７）前記第１のルーティング制御手段が算出した自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、前記受信信号強度の減衰量を取得し、前記受信信号強度から取得した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第２のルーティング制御手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明は、移動可能な被装着物に装着される無線通信装置であって、（１）他ノードの位置情報及び移動速度情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、（２）他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、（３）自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、（４）自ノードの移動速度情報を取得する移動速度取得手段と、（５）自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、（６）移動速度に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第２の減衰量取得手段と、（７）前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報とから、相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、（８）前記第１のルーティング制御手段が算出した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、位置関係に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第２のルーティング制御手段と、（９）前記制御パケットに含まれる他ノードの移動速度情報と、前記移動速度取得手段から取得した自ノードの移動速度情報とから、移動速度に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第３のルーティング制御手段と、（１０）前記受信信号強度から、前記第２のルーティング制御手段及び前記第３のルーティング制御手段が算出した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第４のルーティング制御手段とを有することを特徴とする。

第３の本発明の無線通信プログラムは、移動可能な被装着物に装着される無線通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）他ノードの位置情報及び回転量情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、（２）他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、（３）自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、（４）自ノードの回転量情報を取得する回転量取得手段と、（５）自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、（６）前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報及び回転量情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報と、前記回転量取得手段から取得した自ノードの回転量情報とから、自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、（７）前記第１のルーティング制御手段が算出した自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、前記受信信号強度の減衰量を取得し、前記受信信号強度から取得した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第２のルーティング制御手段として機能させることを特徴とする。

第４の本発明の無線通信プログラムは、移動可能な被装着物に装着される無線通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）他ノードの位置情報及び移動速度情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、（２）他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、（３）自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、（４）自ノードの移動速度情報を取得する移動速度取得手段と、（５）自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、（６）移動速度に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第２の減衰量取得手段と、（７）前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報とから、相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、（８）前記第１のルーティング制御手段が算出した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、位置関係に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第２のルーティング制御手段と、（９）前記制御パケットに含まれる他ノードの移動速度情報と、前記移動速度取得手段から取得した自ノードの移動速度情報とから、移動速度に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第３のルーティング制御手段と、（１０）前記受信信号強度から、前記第２のルーティング制御手段及び前記第３のルーティング制御手段が算出した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第４のルーティング制御手段として機能させることを特徴とする。

第５の本発明の無線通信システムは、マルチホップネットワークを構成する無線通信装置を複数備える無線通信システムにおいて、前記無線通信装置として、第１又は第２の本発明の無線通信装置を適用したことを特徴とする。

本発明によれば、ノードの移動／回転を考慮したルーティングメトリックにより親ノードを決定できる。

第１の実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。 第１の実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の一例を示す全体構成図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（送信時の特徴動作）を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（受信時の特徴動作）を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る無線通信装置の相対位置予測の一例を示す説明図である。 第１の実施形態に係る減衰量テーブル（相対角度から減衰量を算出するテーブル）を示す説明図である。 第２の実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。 第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（送信時の特徴動作）を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（受信時の特徴動作）を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る無線通信装置の相対位置予測の一例を示す説明図である。 第２の実施形態に係る減衰量テーブル（速度から減衰量を算出するテーブル）を示す説明図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）全体構成
図２は、第１の実施形態に係る無線通信システム（ネットワーク）の一例を示す全体構成図である。

無線通信システム１では、無線マルチホップネットワークを構成する要素として複数の無線通信装置１０（１０−１〜１０−３）と、基地局２０（図２中の「ＢＳ」は基地局を示している）とが配置されているものとする。

無線通信装置１０は、被装着物に装着された無線通信装置であり、被装着物（人体、ロボット等）の移動に従い移動することになる。なお、図２中の矢印は、被装着物の進行方向を示している。無線機装着位置５０は、被装着物に対する無線通信装置１０の装着位置を示すものであり、この装着位置は、ネットワーク間で既知であるものとする（例えば被装着物が人体の場合、腰部が装着位置である等）。以下では、被装着物を含めて無線通信装置１０を「ノード（ノード１０）」とも呼ぶものとする。

また、本実施形態の特徴部分として、無線通信装置１０は、自ノードの位置情報と回転の情報を含む制御パケットを送信し、また、他ノードから受信した制御パケットの情報と、自身の位置情報と回転の情報とを基に親ノードを決定する。

基地局２０は、ネットワーク全体（各無線通信装置１０）を管理する装置であるものとする。無線通信システム１に配置される各装置の数は限定されないものであるが、第１の実施形態の無線通信システム１では、説明を簡易なものとするため、１個の基地局２０と、３個の無線通信装置１０（１０−１〜１０−３）が配置されているものとして説明する。

また、無線マルチホップネットワークを構成している各無線通信装置１０は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４を利用した通信に対応可能なものとすることができる。なお、無線通信方式は、各局間で無線マルチホップ通信が可能であれば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に限定されない。

図２では、基地局２０と無線通信装置１０−１及び無線通信装置１０−２とは直接接続されるが、基地局２０と無線通信装置１０−３は、無線通信装置１０−１又は無線通信装置１０−２を介して（いずれかを親ノードとして選択して）接続される。

（Ａ−１−２）無線通信装置１０の詳細な構成
図１は、第１の実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。

図１に示すように、無線通信装置１０は、アンテナ１０１、無線信号送受信部１０２、データ処理部１０３、ルーティング制御部１０４、位置情報取得部１０５、減衰量計算部１０６、回転量計算部１０７、及びパケット生成部１０８を有している。また、無線通信装置１０は、外部システム３０に接続されている。

無線通信装置１０は、ハードウェア的な無線通信インタフェース（例えば、アンテナ１０１等）を除く他は、コンピュータにプログラム（実施形態に係る無線通信プログラム）をインストールすることにより実現するようにしても良く、その場合でも機能的構成は、図１のように示すことができる。

アンテナ１０１は、各ノード（無線通信装置１０）間、及びノードと基地局２０間の無線信号の送受信を行う。

無線信号送受信部１０２は、アンテナ１０１を用いて無線信号を送受信する処理を行う。具体的には、無線信号送受信部１０２はアンテナ１０１で受信した信号の復調とその信号に含まれるパケットの受信を行う。無線信号送受信部１０２は、受信したパケットに含まれるデータをデータ処理部１０３に与える。また、無線信号送受信部１０２は、パケット生成部１０８から送られてきたパケットを変調して無線信号に変換し、アンテナ１０１を用いて当該無線信号の送信を開始する。

また、無線信号送受信部１０２は、ＲＳＳＩ測定部Ｍを備える。ＲＳＳＩ測定部Ｍは、パケット受信時の受信電界強度（ＲＳＳＩ）を測定するものである。なお、測定したＲＳＳＩは、受信したパケットに含まれるデータと共に、データ処理部１０３に与えられる。

データ処理部１０３は、無線信号送受信部１０２で受信したパケット（受信した無線信号を復調して得られたパケット）を処理する。データ処理部１０３は、無線信号送受信部１０２で得られたパケットの種類を判別する処理を行う。データ処理部１０３は、例えば、受信したパケットが制御パケットである場合には、制御パケットに含まれる情報と測定したＲＳＳＩをルーティング制御部１０４に供給する。そして、データ処理部１０３は、受信したパケットのデータが、外部システム３０に供給するデータ（例えば、各ノードからのセンシングデータ）である場合には、当該データを外部システム３０に供給する。外部システム３０とは、例えば、ホストＰＣであり、ノードにおける無線通信以外の機能を担う部分である。

ルーティング制御部１０４は、データ処理部１０３から送られてきた情報、と位置情報取得部１０５から送られてきた位置情報と、回転量計算部１０７から送られてきた情報と、後述する図６の減衰量テーブルＴの値を参照することより、制御パケット受信時のＲＳＳＩを修正（回転を考慮）し、回転を考慮したＲＳＳＩに基づき親ノードを決定する。ルーティング制御部１０４は、パケット生成部１０８に決定した親ノードのアドレスおよび無線通信に必要な情報を与える。

また、ルーティング制御部１０４は、制御パケット送信時に、回転量計算部１０７から送られてきた情報（回転情報）と位置情報取得部１０５から送られてきた位置情報とをパケット生成部１０８に与える。

位置情報取得部１０５は、ノードの位置情報を取得する機能を持ち、ルーティング制御部１０４からの要請に応じて、位置情報をルーティング制御部１０４に与える。位置情報取得部１０５が、ノードの位置を測定する方法については問わないが、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて測定しても良い。ここで、位置情報とは、緯度経度またはＸＹ座標などの絶対位置であるとし、その絶対位置に加えて自ノードの向き（進行方向）が含まれる。

減衰量計算部１０６は、ノードの回転量からＲＳＳＩの減衰量を計算（予測）する機能を備える。この実施形態では、減衰量計算部１０６は、減衰量テーブルＴを用いてＲＳＳＩの減衰量を求めるが、テーブルに限らず、例えば計算式により減衰量が求まる場合には、計算式によりＲＳＳＩの減衰量を求めても良い。

詳細は後述するが、減衰量テーブルＴには、送信機（送信側のノード）から見た受信機（受信側のノード）の角度、受信機から見た送信機の角度、に対応したＲＳＳＩの減衰量が示されている。

回転量計算部１０７は、自ノードの回転量を予測する機能を持ち、ルーティング制御部１０４からの要請に応じて、予測した回転量をルーティング制御部１０４に与える。回転量計算部１０７が回転量を予測する方法については問わないが、例えば、図示しないジャイロセンサを用いて計算しても良い。ここで、回転量とは制御パケット送信時の回転量を意味し、例えばノードの進行方向を基準とした角度で示される。

パケット生成部１０８は、ルーティング制御部１０４から送られてきた情報と外部システム３０から供給されてきた情報を挿入したパケットを生成（供給されてきたデータのパケット化）し、生成したパケットを無線信号送受信部１０２に与える。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の無線通信システム１（無線通信装置１０）の動作を説明する。

（Ａ−２−１）制御パケット送信時の動作
図３は、第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（送信時の特徴動作）を示すフローチャートである。

ルーティング制御部１０４は、制御パケットの送信の際に、位置情報取得部１０５から自ノードの位置情報を取得する（Ｓ１０１）。

また、ルーティング制御部１０４は、制御パケット送信の際に、回転量計算部１０７から自ノードの回転量を取得する（Ｓ１０２）。ルーティング制御部１０４は、取得した位置情報と回転量をパケット生成部１０８に与える。

無線信号送受信部１０２は、パケット生成部１０８で生成された制御パケット（位置情報及び回転量を含む）を周囲のノードに送信（ブロードキャスト）する（Ｓ１０３）。

（Ａ−２−２）制御パケット受信時の動作
図４は、第１の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（受信時の特徴動作）を示すフローチャートである。以下では、図２の無線通信システム１（ネットワークトポロジ）において、ノード１０−１、１０−２が上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の手順に従い制御パケットを送信し、ノード１０−３が制御パケットを受信した例（ルーティングメトリックとして、ＲＳＳＩを用いる例）を説明する。

ノード１０−３の無線信号送受信部１０２は、制御パケットを受信すると、制御パケットの情報と共に、制御パケット受信時のＲＳＳＩをデータ処理部１０３に与える（Ｓ２０１）。そして、データ処理部１０３は、制御パケットの情報（ＲＳＳＩ、位置情報、回転量）をルーティング制御部１０４に与える。

ルーティング制御部１０４は、データ処理部１０３から制御パケットの情報（ＲＳＳＩ、位置情報、回転量）を受け取るとメトリックの計算を開始する（Ｓ２０２）。

まず、ルーティング制御部１０４は、位置情報取得部１０５から自ノード（ここでは、ノード１０−３）の位置情報を、回転量計算部１０７から回転量を取得する（Ｓ２０３）。

次に、ルーティング制御部１０４は、受信した制御パケットの送信元ノード（以下、「親ノード候補」とも呼ぶ）と自ノードとの位置関係と向きを計算することで、親ノード候補から見た自ノードの角度と、自ノードから見た親ノードの角度を取得する（Ｓ２０４）。この角度を、以下「制御パケット送信時角度」と呼ぶ。

さらに、ルーティング制御部１０４は、制御パケット送信時角度に対して親ノード候補の回転量と自ノードの回転量を加味することで、親ノード候補から見た自ノードの角度と自ノードから見た親ノード候補の角度を取得する（Ｓ２０５）。この角度を、以下「予測角度」と呼ぶ。

例えば、ノード１０−１、１０−３が、それぞれα度、β度回転したとすると、図５に示すような相対位置予測をノード１０−３は得ることになる。

ルーティング制御部１０４は、得られた制御パケット送信時角度と、予測角度を減衰量計算部１０６に与え、減衰量計算部１０６は、減衰量テーブルＴにより、制御パケット送信時角度及び予測角度のＲＳＳＩの減衰量（親ノード候補から見た自ノードの角度と、自ノードから見た親ノード候補の角度に対するＲＳＳＩの減衰量）を求め、その結果をルーティング制御部１０４に与える（Ｓ２０６）。

図６は、第１の実施形態に係る減衰量テーブル（相対角度から減衰量を算出するテーブル）を示す説明図である。

減衰量テーブルＴは、予め作成されており、ネットワーク間で同一のものを保持している。また、減衰量テーブルＴの作成方法は問わず、例えば、事前に実験して減衰特性を測定するなどしても良い。

ルーティング制御部１０４は、得られた減衰量（制御パケット送信時角度に対する減衰量、予測角度に対する減衰量）を制御パケットのＲＳＳＩから減算する（Ｓ２０７）。

以上の手続きを経て得られたＲＳＳＩが、本実施形態のメトリックである。ルーティング制御部１０４は、以上の手続きを全親ノード候補に対して行い、最大のＲＳＳＩを与える親ノード侯補を親ノードとして選択する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

従来のように単純にＲＳＳＩのみをメトリックとして用いた場合、ノードの回転を考慮していないため、最も高いＲＳＳＩを与える制御パケットの送信元ノードであっても、データ送信時にはノードの向きのため通信品質が劣化している可能性がある。また、逆に、ＲＳＳＩが低いノードであってもノードの回転により通信品質が良化する可能性がある。

第１の実施形態の無線通信装置１０は、以上の通信品質の変動を考慮することが可能であり、その結果、ネットワークの信頼性を向上させることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による無線通信装置、無線通信プログラム、及び無線通信システムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第２の実施形態では、無線通信システム（マルチホップ無線ネットワーク）において、制御パケット送信ノードは自身の位置情報と速度の情報を制御パケットに載せて送信し、制御パケット受信ノードは受信した制御パケットの情報と自身の位置情報と速度の情報を基に親ノードを決定する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態の無線通信システム１の構成（ネットワークトポロジ）についても、第１の実施形態と同様に図２を用いて示すことができる。ただし、第２の実施形態の無線通信システム１では、無線通信装置１０の代わりに無線通信装置１０Ａが適用される点が異なる。

図７は、第２の実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。

図７に示すように、無線通信装置１０Ａは、アンテナ１０１、無線信号送受信部１０２、データ処理部１０３、ルーティング制御部１０４、位置情報取得部１０５、減衰量計算部１０６、移動速度計算部２０１、及びパケット生成部１０８を有している。

無線通信装置１０Ａは、ハードウェア的な無線通信インタフェース（例えば、アンテナ１０１等）を除く他は、コンピュータにプログラム（実施形態に係る無線通信プログラム）をインストールすることにより実現するようにしても良く、その場合でも機能的構成は、図７のように示すことができる。

第２の実施形態の無線通信装置１０Ａは、第１の実施形態の回転量計算部１０７の代わりに、移動速度計算部２０１が適用される点が異なる。以下では、異なる点である移動速度計算部２０１を中心に説明を行う。

移動速度計算部２０１は、自ノードの移動速度を計算する機能を持ち、ルーティング制御部１０４からの要請に応じて、計算した移動速度をルーティング制御部１０４に与える。移動速度計算部２０１が、移動速度を予測する方法については問われないが、例えば、位置情報の時系列の微分を移動速度としても良いし、加速度センサを用いて計算しても良い。移動速度の利用方法については動作の項で述べる。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の無線通信システム１（無線通信装置１０Ａ）の動作を説明する。

（Ｂ−２−１）送信時の動作
図８は、第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（送信時の特徴動作）を示すフローチャートである。なお、図８と、図３の重複する符号に係るステップについては、同一の処理のため、その説明を省略する。

ルーティング制御部１０４は、制御パケット送信の際に、移動速度計算部２０１から自ノードの移動速度を取得する（Ｓ３０１）。ルーティング制御部１０４は、取得した位置情報と移動速度をパケット生成部１０８に与える。

無線信号送受信部１０２は、パケット生成部１０８で生成された制御パケット（位置情報及び移動速度を含む）を周囲のノードに送信（ブロードキャスト）する（Ｓ３０２）。

（Ｂ−２−２）受信時の動作
図９は、第２の実施形態に係る無線通信装置の特徴動作（受信時の特徴動作）を示すフローチャートである。なお、図９と、図４の重複する符号に係るステップについては、同一の処理のため、その説明を省略する。

以下では、図２の無線通信システム１（ネットワークトポロジ）において、ノード１０Ａ−１、１０Ａ−２が上記ステップＳ１０１、Ｓ３０１、及びＳ３０２の手順に従い制御パケットを送信し、ノード１０Ａ−３が制御パケットを受信した例（ルーティングメトリックとして、ＲＳＳＩを用いる例）を説明する。

ノード１０Ａ−３のルーティング制御部１０４は、データ処理部１０３から制御パケットの情報（ＲＳＳＩ、位置情報、移動速度）を受け取るとメトリックの計算を開始する（Ｓ４０１）。

まず、ルーティング制御部１０４は、位置情報取得部１０５から自ノードの位置情報を、移動速度計算部２０１から移動速度を取得する（Ｓ４０２）。

次に、ルーティング制御部１０４は、親ノード候補と自ノードとの位置関係と向きを計算し、各ノードから見た角度を取得する（Ｓ４０３）。例えば、ノード１０Ａ−１、１０Ａ−３を例にとると、この時点で、ノード１０Ａ−３のルーティング制御部１０４は、ノード１０Ａ−１とノード１０Ａ−３の位置関係と速度について図１０に示す情報を保持していることになる。図１０中のＶ１、Ｖ３はそれぞれノードの移動速度を表している。ルーティング制御部１０４は、得られた位置と向きの関係から親ノード候補から見た自ノードの角度と自ノードから見た親ノード候補の角度を取得する。

ルーティング制御部１０４は、得られた角度を減衰量計算部１０６に与え、減衰量計算部１０６は、先述の減衰量テーブルＴを用いて、それぞれの角度に対するＲＳＳＩの減衰量を計算し、計算した結果をルーティング制御部１０４に返信する（Ｓ４０４）。ここで得られた減衰量を、以下「相対位置減衰量」と呼ぶものとする。

次に、ルーティング制御部１０４は、ノードの移動速度（図１０であれば、Ｖ１、Ｖ３）を減衰量計算部１０６に与え、減衰量計算部１０６は、例えば、後述する減衰量テーブルＵを用いて、それぞれの速度に対するＲＳＳＩの減衰量を計算し、計算した結果をルーティング制御部１０４に返信する（Ｓ４０５）。ここで得られた減衰量を、以下「移動速度減衰量」と呼ぶものとする。

図１１は、第２の実施形態に係る減衰量テーブルＵを示す説明図である。

一般的に被装着物の移動速度が速ければ、直進性が強くなり被装着物は回転し難くなる。逆に被装着物の移動速度が遅ければ、被装着物は、自由に回転できるようになる。すなわち、回転によるＲＳＳＩの変動は移動速度が速いほど小さく、遅いほど大きくなる。

ここで、減衰量テーブルＵは、予め作成されており、ネットワーク間で同一のものを保持しているものとし、また、減衰量テーブルＵの作成方法は問わない。例えば、事前に実験して移動速度対減衰量の特性を測定するなどしても良い。また、減衰量テーブルＵの値は、実際の測定値でなく、回転による罰則量とした値でも良い。

ルーティング制御部１０４は、得られた減衰量（相対位置減衰量、移動速度減衰量）を制御パケットのＲＳＳＩから減算する（Ｓ４０６）。

以上の手続きを経て得られたＲＳＳＩが、本実施形態のメトリックである。ルーティング制御部１０４は、以上の手続きを全親ノード候補に対して行い、最大のＲＳＳＩを与える親ノード侯補を親ノードとして選択する。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

第２の実施形態の無線通信装置１０Ａは、ノードの移動速度が通信品質に与える影響を評価できるため（即ち、ノードの移動による通信品質の変動を考慮することができるため）、その結果、ネットワークの信頼性を向上できる。

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｃ−１）第１の実施形態では、位置情報と回転量、第２の実施形態では位置情報と移動速度を用いてメトリックを計算したが、本発明を適用するためには必ずしもその形式でならない訳ではなく、例えば、位置情報と回転量と移動速度を組み合わせてもよいし、又は、回転量のみ、移動速度のみを利用しても良い。

（Ｃ−２）第１、第２の実施形態では制御パケット送信ノードがメトリックの計算に必要な項目（回転量や移動速度等）を送信し、メトリックの計算は制御パケット受信ノードが行ったが、本発明を適用するためには必ずしもその形式でなければいけない訳ではなく、送信側で回転量や移動量を減衰量に変換してから制御パケットに減衰量を載せて送信しても良いし、位置情報のみを制御パケットに載せて送信し受信側で位置情報の履歴から移動量を計算するようにしても良い。

１…無線通信システム、１０、１０Ａ…無線通信装置、２０…基地局、３０…外部システム、５０…無線機装着位置、１０１…アンテナ、１０２…無線信号送受信部、１０３…データ処理部、１０４…ルーティング制御部、１０５…位置情報取得部、１０６…減衰量計算部、１０７…回転量計算部、１０８…パケット生成部、２０１…移動速度計算部、Ｍ…ＲＳＳＩ測定部、Ｔ、Ｕ…減衰量テーブル。

Claims (7)

1. 移動可能な被装着物に装着される無線通信装置であって、
   他ノードの位置情報及び回転量情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、
   他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、
   自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   自ノードの回転量情報を取得する回転量取得手段と、
   自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、
   前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報及び回転量情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報と、前記回転量取得手段から取得した自ノードの回転量情報とから、自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、
   前記第１のルーティング制御手段が算出した自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、前記受信信号強度の減衰量を取得し、前記受信信号強度から取得した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第２のルーティング制御手段と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 移動可能な被装着物に装着される無線通信装置であって、
   他ノードの位置情報及び移動速度情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、
   他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、
   自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   自ノードの移動速度情報を取得する移動速度取得手段と、
   自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、
   移動速度に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第２の減衰量取得手段と、
   前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報とから、相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、
   前記第１のルーティング制御手段が算出した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、位置関係に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第２のルーティング制御手段と、
   前記制御パケットに含まれる他ノードの移動速度情報と、前記移動速度取得手段から取得した自ノードの移動速度情報とから、移動速度に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第３のルーティング制御手段と、
   前記受信信号強度から、前記第２のルーティング制御手段及び前記第３のルーティング制御手段が算出した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第４のルーティング制御手段と
   を有することを特徴とする無線通信装置。
3. 前記相対的な位置関係は、自ノードから見た他ノードの角度と、他ノードから見た自ノードの角度で示されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１の減衰量取得手段は、自他ノード間の角度と、前記受信信号強度の減衰量とを対応付けたテーブルを用いて、前記受信信号強度の減衰量を算出することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 移動可能な被装着物に装着される無線通信装置に搭載されるコンピュータを、
   他ノードの位置情報及び回転量情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、
   他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、
   自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   自ノードの回転量情報を取得する回転量取得手段と、
   自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、
   前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報及び回転量情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報と、前記回転量取得手段から取得した自ノードの回転量情報とから、自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、
   前記第１のルーティング制御手段が算出した自他ノードの回転量を考慮した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、前記受信信号強度の減衰量を取得し、前記受信信号強度から取得した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第２のルーティング制御手段と
   して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
6. 移動可能な被装着物に装着される無線通信装置に搭載されるコンピュータを、
   他ノードの位置情報及び移動速度情報を含む制御パケットを受信するパケット受信手段と、
   他ノードから前記制御パケットを受信した際の受信信号強度を取得する受信信号強度取得手段と、
   自ノードの位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   自ノードの移動速度情報を取得する移動速度取得手段と、
   自ノード及び他ノード間の相対的な位置関係に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第１の減衰量取得手段と、
   移動速度に応じた前記受信信号強度の減衰量を取得する第２の減衰量取得手段と、
   前記制御パケット受信時に、前記制御パケットに含まれる他ノードの位置情報と、前記位置情報取得手段から取得した自ノードの位置情報とから、相対的な位置関係を算出する第１のルーティング制御手段と、
   前記第１のルーティング制御手段が算出した相対的な位置関係と、前記第１の減衰量取得手段とを用いて、位置関係に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第２のルーティング制御手段と、
   前記制御パケットに含まれる他ノードの移動速度情報と、前記移動速度取得手段から取得した自ノードの移動速度情報とから、移動速度に起因する前記受信信号強度の減衰量を算出する第３のルーティング制御手段と、
   前記受信信号強度から、前記第２のルーティング制御手段及び前記第３のルーティング制御手段が算出した減衰量を減算し、減算した前記受信信号強度を、他ノードから親ノードを決定する際のルーティングメトリックとして用いる第４のルーティング制御手段と
   して機能させることを特徴とする無線通信プログラム。
7. マルチホップネットワークを構成する無線通信装置を複数備える無線通信システムにおいて、前記無線通信装置として、請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置を適用したことを特徴とする無線通信システム。

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