JP2021185647A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線マルチホップネットワークの通信効率を改善する。【解決手段】無線通信装置は、無線マルチホップネットワークにおいて使用される。この無線通信装置は、エラー検出部、ヘッダ解析部、再送要求生成部、送信部を備える。エラー検出部は、受信パケットのエラーを検出する。ヘッダ解析部は、受信パケットのヘッダ部を解析して受信パケットの送信元を特定する。再送要求生成部は、エラー検出部によりエラーが検出され、且つ、ヘッダ解析部が受信パケットの送信元を特定したときに、受信パケットの再送を要求する再送要求を生成する。送信部は、再送要求を受信パケットの送信元に送信する。【選択図】図８

Description

本発明は、無線マルチホップネットワークにおいて使用される無線通信装置および無線通信方法に係わる。

複数のノードを備える無線ネットワークにおいて、マルチホップ方式で全ノードに情報を配布する際には、例えば、以下の手順のよりパケットが送信される。
（１）送信元ノードは、パケットをブロードキャストする。
（２）パケットを受信した各ノードは、中継ノードとして、そのパケットをブロードキャストする（マルチホップ転送）。
（３）ただし、各ノードは、過去に受信したパケットと同じパケットを新たに受信したときは、その新たに受信パケットを中継しない（重複送信の回避）。

上述の手順によれば、無線ネットワーク内のすべてのノードに効率よく情報が配布される。また、各ノードは、パケットを受信すると、送信元ノードにＡＣＫ信号を送信する。このとき、各ノードは、通信効率を向上させるために、所定数のパケットの受信に対して１つのＡＣＫ信号を送信することがある。なお、所定数のパケットの受信に対して１つのＡＣＫ信号を送信する方式は、例えば、特許文献１に記載されている。そして、送信元ノードは、すべてのノードからＡＣＫ信号を受信すると、次のパケットを送信する。

特開２００６−０６０４０８号公報

上述の無線マルチホップネットワークにおいては、複数のノードが同時にブロードキャストを行うことがあるので、ノード数が多いときは、パケット衝突に起因するパケット損失が発生することがある。加えて、少ない消費電力で長距離伝送が可能な無線通信規格の１つとして、ＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）通信が普及しつつある。そして、現在、データ送信の開始前にキャリアセンスを行わないＬＰＷＡ通信が検討されている。このため、上述の無線マルチホップネットワークおよびＬＰＷＡ通信の周波数帯が互いに重複するときは、無線マルチホップネットワークの通信がＬＰＷＡにより妨害されるおそれがある。

パケット損失が発生すると、送信元ノードは、いくつかのノードからＡＣＫ信号を受信できなくなる。そうすると、送信元ノードは、パケット再送を行う。このとき、送信元ノードは、ＡＣＫ信号を送信してこない各ノードに対して、例えば、先に送信したパケットをユニキャストで再送する。この場合、先のパケットを受信できなかったノードが多いケースでは、パケット再送のためのユニキャスト通信の回数が多くなり、通信効率が悪くなる。

本発明の１つの側面に係わる目的は、無線マルチホップネットワークの通信効率を改善することである。

本発明の１つの態様の無線通信装置は、無線マルチホップネットワークにおいて使用される。この無線通信装置は、受信パケットのエラーを検出するエラー検出部と、前記受信パケットのヘッダ部を解析して前記受信パケットの送信元を特定するヘッダ解析部と、前記エラー検出部によりエラーが検出され、且つ、前記ヘッダ解析部が前記受信パケットの送信元を特定したときに、前記受信パケットの再送を要求する再送要求を生成する再送要求生成部と、前記再送要求を前記受信パケットの送信元に送信する送信部と、を備える。

上述の態様によれば、無線マルチホップネットワークの通信効率が改善する。

本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す図である。 ブロードキャストの一例を示す図である。 ＭＰＲノードを利用したブロードキャストの一例を示す図である。 無線通信システムの構成例およびマルチホップ経路の一例を示す図である。 マルチホップ通信によるブロードキャストの一例を示す図である。 ブロードキャストシーケンスの一例を示す図である。 ブロードキャスト転送において受信エラーが発生したときのシーケンスの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わるブロードキャスト転送において受信エラーが発生したときのシーケンスの一例を示す図である。 各ノードに実装される無線通信装置の一例を示す図である。 自ノード情報および隣接ノード情報の例を示す図である。 パケットのフォーマットの例を示す図である。 送信元ノードに実装される無線通信装置の処理の一例を示すフローチャートである。 パケットを受信する無線通信装置の処理の一例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す。無線通信システム１００は、複数のノードを含み、マルチホップ方式でパケットを伝送する。この実施例では、無線通信システム１００は、例えば、ＯＬＳＲプロトコルに従ってパケットを伝送する。

無線通信システム１００は、親ノード１および複数のノード２（２ａ〜２ｅ、２ｐ〜２ｖ）を備える。ここで、無線通信システム１００は、特に限定されるものではないが、例えば、センサネットワークである。この場合、各ノードにセンサが設けられる。そして、各ノードにおいて検出されるセンサデータは、親ノード１に送信される。このとき、親ノード１に隣接していないノードにおいて検出されるセンサデータは、１または複数のノードを経由して親ノード１に転送される。すなわち、マルチホップ転送が行われる。

親ノード１には、上位装置５０が接続される。すなわち、親ノード１は、ゲートウェイとして動作する。上位装置５０は、例えば、各ノード２から収集するデータを解析するサーバコンピュータである。また、上位装置５０は、無線通信システム１００に対して必要な通信制御指示を与えることができる。

親ノード１および各ノード２には、それぞれ無線通信装置が実装される。無線通信装置は、無線信号を送信できる。また、無線通信装置は、隣接ノードから送信される無線信号を受信できる。

親ノード１は、全ノード２ａ〜２ｅ、２ｐ〜２ｖにデータを配布することがある。この場合、データは、ブロードキャストパケットに格納されて送信される。例えば、無線通信装置が実行すべきプログラムを各ノード２に配布するときには、そのプログラムがブロードキャストパケットに格納されて送信される。この場合、親ノード１は、無線通信システム１００においてブロードキャストされるデータの送信元である。よって、以下の記載では、親ノード１を「送信元ノード」と呼ぶことがある。

ノード２は、隣接ノードから受信するパケットを他のノードに転送できる。すなわち、ノード２は、中継ノードとして動作することがある。例えば、親ノード１からブロードキャストパケットが送信されたときは、ノード２は、必要に応じて、親ノード１または隣接ノードから受信するブロードキャストパケットを転送する。

上記構成の無線通信システム１００において、各ノード２は、定期的に、Ｈｅｌｌｏパケットをブロードキャストする。Ｈｅｌｌｏパケットは、自分の存在を隣接ノードに通知するための制御パケットである。よって、各ノード２は、受信したＨｅｌｌｏパケットの送信元を特定することにより、自分に隣接するノードを認識できる。そして、各ノード２は、自分に隣接するノードを表す隣接ノード情報を作成し、自ノード内のメモリに保存する。また、各ノード２により作成される隣接ノード情報は、ノード間で交換される。

各ノード２により作成される隣接ノード情報は、親ノード１に送信される。すなわち、親ノード１は、各ノード２の隣接ノード情報を収集する。したがって、親ノード１は、無線通信システム１００のトポロジを認識できる。

図２は、ブロードキャストの一例を示す。図２に示す例では、親ノード１がノード２ａ〜２ｅ、２ｐ〜２ｖにデータを配布する。すなわち、親ノード１は、ブロードキャストパケットを送信する。ただし、親ノード１から送信されるブロードキャストパケットは、ノード２ａ〜２ｅに到達するが、ノード２ｐ〜２ｖには到達しない。なお、ブロードキャストパケットには、例えば、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスが設定される。

各ノード２ａ〜２ｅは、親ノード１から受信したパケットをブロードキャストする。このとき、ノード２ａから送信されるパケットは、ノード２ｐ〜２ｒに到達する。同様に、ノード２ｂから送信されるパケットはノード２ｑ〜２ｓに到達し、ノード２ｃから送信されるパケットはノード２ｒ〜２ｔに到達し、ノード２ｄから送信されるパケットはノード２ｓ〜２ｕに到達し、ノード２ｅから送信されるパケットはノード２ｔ〜２ｖに到達する。これにより、ゲートウェイノード１から送信されるデータが全ノード２ａ〜２ｅ、２ｐ〜２ｖにより受信される。

なお、ノード２ａから送信されるパケットは、ノード２ｐ〜２ｒ以外のノードにも到達し得る。たとえば、ノード２ａから送信されるパケットは、親ノード１に到達する。ただし、このパケットに含まれるデータは、親ノード１が送信したデータと同じである。よって、この場合、親ノード１は、ノード２ａから受信したパケットを転送しない。また、ノード２ａから送信されるパケットは、ノード２ｂにも到達するものとする。ただし、このパケットに含まれるデータは、ノード２ｂが先に親ノード１から受信したデータと同じである。よって、この場合、ノード２ｂは、ノード２ａから受信したパケットの再転送を行わない。

このように、図２に示す例では、ブロードキャストパケットを受信した各ノード２がそのパケットをブロードキャスト（再転送を除く）する。具体的には、ノード２ａ〜２ｅがそれぞれブロードキャスト転送を行う。このため、パケット衝突が起こりやすく、また、通信効率が低下することがある。

これらの問題は、例えば、ＭＰＲ（multipoint relay）ノードを選択することにより緩和される。ＭＰＲノードは、ノード２ａ〜２ｅ、２ｐ〜２ｖの中から選択され、ブロードキャスト転送を実行する。即ち、ＭＰＲノードは、ブロードキャスト通信において中継ノードとして動作する。これに対して、ＭＰＲノードとして選択されていないノード２は、ブロードキャストパケットを受信してもブロードキャスト転送を実行しない。この結果、過剰なパケット転送が抑制されるので、パケットの衝突が抑制され、また、通信効率が改善する。

図３は、ＭＰＲノードを利用したブロードキャストの一例を示す。図３に示す例では、ノード２ａ、２ｃ、２ｅがＭＰＲノードとして選択されている。

親ノード１は、図２に示すケースと同様に、ブロードキャストパケットを送信する。そして、親ノード１から送信されるブロードキャストパケットは、ノード２ａ〜２ｅに到達する。

ノード２ａ、２ｃ、２ｅは、ＭＰＲノードとして選択されているので、それぞれ親ノード１から受信したブロードキャストパケットを転送する。このとき、ノード２ａから送信されるパケットはノード２ｐ〜２ｒに到達し、ノード２ｃから送信されるパケットはノード２ｒ〜２ｔに到達し、ノード２ｅから送信されるパケットはノード２ｔ〜２ｖに到達する。したがって、親ノード１から送信されるデータが全ノード２ａ〜２ｅ、２ｐ〜２ｖにより受信される。

他方、ＭＰＲノードとして選択されていないノード（図３に示す例では、ノード２ｂ、２ｄ）は、ブロードキャスト転送を行わない。したがって、図２に示すケースと比較すると、パケット衝突が発生する確率が低下し、通信効率が改善し得る。

図４は、無線通信システムの構成例およびマルチホップ経路の一例を示す。この実施例では、無線通信システムは、図４（ａ）に示すように、親ノードＰおよび複数のノードＡ〜Ｈを備える。親ノードＰおよび複数のノードＡ〜Ｈには、それぞれ、無線通信装置が実装されている。

各ノードＡ〜Ｈは、上述したように、Ｈｅｌｌｏパケットを利用して隣接ノードを検出する。例えば、各ノードＡ〜Ｈは、他のノードから送信される無線信号の受信レベルに基づいて隣接ノードを検出する。この場合、あるノードから送信される無線信号の受信レベルが所定の閾値より高いときに、そのノードを隣接ノードと判定する。或いは、他のパラメータに基づいて隣接ノードを検出してもよい。例えば、通信成功率または受信信号の信号対雑音比などに基づいて隣接ノードを検出してもよい。

各ノードＡ〜Ｈは、検出した隣接ノードを表す隣接ノード情報を自ノード内のメモリに保存すると共に、その隣接ノード情報を親ノードＰに送信する。即ち、親ノードＰは、各ノードＡ〜Ｈの隣接ノード情報を受信する。よって、親ノードＰは、無線通信システムのネットワークトポロジを認識することができる。この実施例では、図４（ｂ）に示すネットワークトポロジが得られるものとする。なお、図４（ｂ）において、ノード間を接続する実線はリンクを表す。また、１本のリンクにより接続される１組のノードは、互いに隣接ノードである。

親ノードＰは、ネットワークトポロジに基づいて、ブロードキャストのためのマルチホップ経路を決定する。マルチホップ経路の決定は、中継ノード（図３に示す例では、ＭＰＲノード）を指定することで実現される。この実施例では、図４（ｃ）に示すように、ノードＡ、Ｂ、Ｃが中継ノードとして選択されている。

親ノードＰから各ノードＡ〜Ｈへのブロードキャストは、以下のよう行われる。まず、図５（ａ）に示すように、親ノードＰは、ブロードキャストパケットを送信する。このパケットは、親ノードＰの隣接ノード（即ち、ノードＡ、Ｅ）に到達する。そうすると、中継ノードとして選択されているノードＡは、図５（ｂ）に示すように、受信パケットをブロードキャストする。このパケットは、ノードＡの隣接ノード（即ち、ノードＢ、Ｆ、Ｅ、および親ノードＰ）に到達する。但し、ノードＥは、先に親ノードＰから同じパケットを受信しているので、そのパケットを廃棄する。また、親ノードは、そのパケットの送信元なので、そのパケットを廃棄する。なお、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す破線矢印は、受信先ノードで廃棄されることになるパケットに伝送を表している。

中継ノードとして選択されているノードＢは、図５（ｃ）に示すように、受信パケットをブロードキャストする。このパケットは、ノードＢの隣接ノード（即ち、ノードＣ、Ｇ、Ｆ、Ｅ、Ａ）に到達する。ただし、ノードＦ、Ｅ、Ａは、先に同じパケットを受信しているので、そのパケットを廃棄する。さらに、中継ノードとして選択されているノードＣは、図５（ｄ）に示すように、受信パケットをブロードキャストする。このパケットは、ノードＣの隣接ノード（即ち、ノードＤ、Ｈ、Ｇ、Ｆ、Ｂ）に到達する。ただし、ノードＧ、Ｆ、Ｂは、先に同じパケットを受信しているので、そのパケットを廃棄する。このように、親ノードＰから送信されるブロードキャストパケットは、マルチホップ通信により全ノードＡ〜Ｈにブロードキャストされる。

図６は、ブロードキャストシーケンスの一例を示す。この例では、図４（ｂ）に示す無線ネットワークにおいて、図４（ｃ）に示すマルチホップ経路が設定されているものとする。また、連続する１０個のパケットに対して１個のＡＣＫ信号が返送される。

親ノードＰは、パケットＰ１〜Ｐ１０を順番にブロードキャストする。各パケットＰ１〜Ｐ１０は、図４（ｃ）に示す経路を介してノードＡ〜Ｈに転送される。各ノードＡ〜Ｈは、パケットＰ１〜Ｐ１０を受信すると、親ノードＰにＡＣＫ信号を送信する。ＡＣＫ信号は、例えば、図４（ｃ）に示す経路を逆方向に転送される。そして、親ノードＰは、すべてのノードからＡＣＫ信号を受信すると、次のパケットを送信する。図６では、ノードＢ〜Ｄ、Ｆ〜Ｈから送信されるＡＣＫ信号は省略されている。

なお、本発明は、上述のシーケンスに限定されるものではない。例えば、各ノードは、１つのパケットを受信する毎に親ノードＰにＡＣＫ信号を送信してもよい。

図７は、ブロードキャスト転送において受信エラーが発生したときのシーケンスの一例を示す。この例では、ノードＡにおいて、親ノードＰから送信されるパケットＰｎの受信エラーが発生している。受信エラーは、例えば、受信信号を復号することで得られるビット列がエラーを含む状態を表す。この場合、受信エラーは、例えば、パケットの末尾に付与されている誤り検出コード／誤り訂正コードを用いて検出される。なお、図７においては、説明を簡単にするために、各ノードは、１つのパケットを受信する毎に親ノードＰにＡＣＫ信号を送信するものとする。

ノードＡにおいてパケットＰｎの受信エラーが発生したときは、ノードＡからノードＢ〜Ｄ、Ｆ〜Ｈへの転送は行われない。すなわち、ノードＡにおいてパケットＰｎの受信エラーが発生したときは、ノードＢ〜Ｄ、Ｆ〜ＨはパケットＰｎを受信しない。この場合、親ノードＰは、ノードＥからＡＣＫ信号を受信するが、ノードＡ〜Ｄ、Ｆ〜ＨからＡＣＫ信号を受信することはない。そして、親ノードＰは、パケットＰｎを送信した時刻から所定のタイムアウト期間が経過するまでの間に全てのノードからＡＣＫ信号を受信できなかったときには、再送処理を実行する。具体的には、親ノードＰは、ユニキャスト通信で、ノードＡ〜Ｄ、Ｆ〜Ｈに対してパケットＰｎを再送する。すなわち、パケットＰｎを受信できなかったノードの数と同じ回数のユニキャスト通信が実行される。この結果、通信効率が悪くなる。なお、親ノードＰに近いノードで受信エラーが発生したときほど、通信効率が悪くなりやすい。また、中継ノードで受信エラーが発生したときに、通信効率が悪くなりやすい。

図８は、本発明の実施形態に係わるブロードキャスト転送において受信エラーが発生したときのシーケンスの一例を示す。この例では、図７に示すケースと同様に、ノードＡにおいてパケットＰｎの受信エラーが発生している。また、各ノードは、１つのパケットを受信する毎に親ノードＰにＡＣＫ信号を送信するものとする。

ノードＡは、パケットＰｎの受信エラーを検出したときは、そのパケットＰｎの送信元を特定できるか否かを判定する。受信パケットの送信元は、例えば、そのパケットのヘッダ部内の所定の領域に設定されている。なお、受信パケットのデータ部においてエラーが検出されたときであっても、ヘッダ部が正しく再生されることがある。

パケットＰｎの送信元を特定できたときは、ノードＡは、パケットＰｎの再送を要求する再送要求を生成する。そして、ノードＡは、パケットＰｎの送信元に対して再送要求を送信する。この例では、パケットＰｎの送信元は親ノードＰである。したがって、ノードＡは、親ノードＰに再送要求を送信する。そうすると、親ノードＰは、ノードＡから受信する再送要求に応じて、パケットＰｎの再送を実行する。このとき、親ノードＰは、パケットＰｎをブロードキャストする。この結果、再送されたパケットＰｎは、ノードＡ〜Ｈに転送される。なお、ノードＥは、先にパケットＰｎを受信しているので、新たに受信するパケットＰｎを廃棄してもよい。

このように、本発明の実施形態に係わるブロードキャスト転送においては、あるノードにおいて受信エラーが発生した場合であっても、受信パケットの送信元が特定されるときには、再送要求が生成される。そして、送信元ノード（図８では、親ノードＰ）は、再送要求に応じて、ブロードキャストパケットを再送する。したがって、本発明の実施形態に係わるシーケンスによれば、受信エラーを回復させるために必要な通信量が削減される。例えば、図７に示すケースでは、受信エラーが発生した後に、７回のユニキャスト通信が行われる。これに対して本発明の実施形態では、図８に示すように、受信エラーが発生した後に１回のブロードキャスト通信が行われるだけである。

なお、送信元ノードは、パケットを送信した時刻からタイムアウト期間内にＡＣＫ信号を受信できるか否かをモニタするが、図８に示す例では、送信元ノードは、再送要求を受信したときに、タイムアウト期間をカウントするタイマをリセットしてもよい。この場合は、送信元ノードは、再送要求に起因する再送信を行った時刻からタイムアウト期間内にＡＣＫ信号を受信できるか否かをモニタする。

また、受信エラーに起因する再送要求の生成は、各ノードが実行できる。例えば、ノードＢにおいて受信エラーが検出され、受信パケットの送信元としてノードＡが特定された場合、ノードＢは、再送要求を生成してノードＡに送信する。そうすると、ノードＡは、先に送信したパケットをブロードキャストする。なお、各ノードは、受信パケットを自ノード内のメモリに保存しているものとする。

図９は、各ノードに実装される無線通信装置の一例を示す。各ノードに実装される無線通信装置１０は、図９に示すように、無線送信部１１、無線受信部１２、通信ＩＦ１３、メモリ１４、および制御部１５を備える。なお、無線通信装置１０は、図９に示していない他の回路または機能を備えてもよい。

無線送信部１１は、制御部１５から与えられる指示に従って無線信号を送信する。したがって、制御部１５が送信パケットまたは転送パケットを出力したときは、無線送信部１１は、そのパケットを送信する。無線受信部１２は、他のノードから送信される無線信号を受信する。したがって、他のノードからパケットが送信されたときは、無線受信部１２は、そのパケットを受信する。通信ＩＦ１３は、自ノード内に実装されているデバイスとの間のインタフェースを提供する。この例では、各ノードにセンサが実装されている。よって、通信ＩＦ１３は、センサから出力されるセンサデータを受信することができる。

メモリ１４には、自ノード情報および隣接ノード情報が保存される。また、メモリ１４は、無線受信部１２が受信したパケットを一時的に保存するパケットバッファを含む。なお、メモリ１４には、特に図示しないが、無線通信装置１０の動作を記述したプログラムが格納される。

自ノード情報は、図１０（ａ）に示すように、自ノードアドレス、上流ノードアドレスおよび中継ノードフラグを含む。自ノードアドレスは、無線通信装置１０が実装されているノードを識別する。上流ノードアドレスは、親ノードＰから各ノードＡ〜Ｈへのブロードキャストのためのマルチホップ経路において、親ノード側の隣接ノードを識別する。例えば、図４（ｃ）に示す例では、ノードＤ、Ｈにとっての上流ノードはノードＣであり、ノードＣ、Ｇにとっての上流ノードはノードＢであり、ノードＢ、Ｆにとっての上流ノードはノードＡであり、ノードＡ、Ｅにとっての上流ノードは親ノードＰである。中継ノードフラグは、ブロードキャストパケットを中継するか否かを表す。図４（ｃ）に示す例では、ノードＡ〜Ｃがそれぞれ中継ノードとして選択されている。なお、自ノードアドレスは、予め各ノードに割り当てられている。また、上流ノードアドレスおよび中継ノードフラグは、例えば、親ノードＰから各ノードに通知される。

隣接ノード情報は、図１０（ｂ）に示すように、受信監視手順において検出された１または複数のノードのアドレスおよび受信品質を表す情報を含む。受信監視手順は、たとえば、Ｈｅｌｌｏパケットを監視する。受信品質としては、例えば、受信レベル、通信成功率、または受信信号の信号対雑音比が検出される。そして、隣接ノード情報として、例えば、所定の閾値より良好な受信品質を提供するノードが登録される。或いは、隣接ノード情報として、受信品質が良好な方から順番に所定数のノードが登録される。

制御部１５は、無線通信装置１０のパケット通信を制御する。例えば、通信ＩＦ１３がセンサデータを取得したときは、制御部１５は、そのセンサデータを含むパケットを作成し、無線送信部１１を利用して送信する。また、無線受信部１２が他のノードからパケットを受信したときは、制御部１５は、そのパケットを解析して処理する。さらに、制御部１５は、エラー検出部２１、ヘッダ解析部２２、再送要求生成部２３、および再送制御部２４を備える。なお、制御部１５は、この実施例では、プロセッサにより実現される。

エラー検出部２１は、無線受信部１２が受信したパケットの受信エラーを検出する。ここで、無線通信システム１００において送信されるパケットは、例えば、図１１（ａ）に示すように、ヘッダ部、データ部、チェックコードから構成される。ここで、チェックコードは、誤り検出符号または誤り訂正符号であり、例えば、データ部のビット列に基づいて作成される。そして、エラー検出部２１は、チェックコードを利用して、受信エラーが発生しているか否かを検出する。なお、チェックコードが誤り訂正符号であるときは、エラー検出部２１は、訂正できないエラーが発生したときに受信エラーが発生したと判定してもよい。

ヘッダ解析部２２は、無線受信部１２が受信したパケットのヘッダ部を解析する。ヘッダ部は、パケットの送信元アドレス（ＳＡ）および宛先アドレス（ＤＡ）を含む。なお、ブロードキャストパケットの宛先アドレスは、予め決められたブロードキャストアドレスである。そして、受信パケットのヘッダ部を再生できたときには、ヘッダ解析部２２は、受信パケットのヘッダ部からそのパケットの送信元アドレスおよび宛先アドレスを取得する。

なお、図１１（ａ）に示す例では、データ部に対してチェックコードが付与されているが、本発明はこのフォーマットに限定されるものではない。例えば、図１１（ｂ）に示すように、ヘッダ部に対してチェックコードＨが付与され、データ部に対してチェックコードＤが付与されるフォーマットであってもよい。このフォーマットによれば、ヘッダ部で受信エラーが発生しているか否か、及び、データ部で受信エラーが発生しているか否かを個々に判定できる。

また、一般に、データ部と比較してヘッダ部のサイズは小さい（例えば、ヘッダ部：２０バイト、データ部：２００バイト）。よって、データ部と比較して、ヘッダ部において受信エラーが発生する確率は低い。すなわち、データ部において受信エラーが発生し、且つ、ヘッダ部において受信エラーが発生していない状況は、十分に起こり得る。

再送要求生成部２３は、エラー検出部２１により受信エラーが検出され、且つ、ヘッダ解析部２２が受信パケットの送信元を特定できたときに、受信パケットの再送を要求する再送要求を生成する。このとき、再送要求生成部２３は、受信エラーが検出され、且つ、受信パケットがブロードキャストパケットであり、且つ、受信パケットの送信元を特定できたときに、受信パケットの再送を要求する再送要求を生成してもよい。

再送要求は、ユニキャストパケットに格納される。このパケットの送信先アドレスは、ヘッダ解析部２２により特定された送信元を表す。そして、無線送信部１１は、このパケットを送信する。この結果、再送要求を含むパケットは、無線受信部１２が受信したパケットの送信元に到達する。

再送制御部２４は、パケット再送に係わる処理を実行する。すなわち、再送制御部２４は、再送要求を含むパケットを受信したときに、先に送信したパケットを再送する。先に送信したパケットは、メモリ１４内のパケットバッファに保存されている。なお、再送制御部２４は、ＡＣＫ信号の監視を行ってもよい。この場合、再送制御部２４は、すべてのノードからＡＣＫ信号を受信すると、パケット再送が不要であると判定する。

図１２は、送信元ノードに実装される無線通信装置の処理の一例を示すフローチャートである。この例では、無線通信装置１０は、Ｓ１において、ブロードキャストパケットを送信する。また、再送制御部２４は、ブロードキャストパケットの送信時にタイマを起動する。なお、Ｓ１で送信したブロードキャストパケットは、メモリ１４内のパケットバッファに保存されている。

Ｓ２〜Ｓ４において、再送制御部２４は、再送要求およびＡＣＫ信号の受信をモニタする。そして、再送要求を受信したときは、再送制御部２４は、Ｓ５において、先に送信したブロードキャストパケットを再送する。この場合、タイマが再設定され、再送制御部２４の処理はＳ２に戻る。なお、タイマがタイムアウトする前にすべてのノードからＡＣＫ信号を受信したときは、再送制御部２４の処理は終了する。

すべてのノードからＡＣＫ信号を受信する前にタイマがタイムアウトしたときは、再送制御部２４は、Ｓ６において、ユニキャスト通信による再送処理を実行する。すなわち、再送制御部２４は、ＡＣＫ信号を送信してこない各ノードに、ユニキャスト通信で、先に送信したパケットを送信する。このとき、パケットの宛先アドレスは、それぞれ、ＡＣＫ信号を送信してこないノードを表す。

図１３は、パケットを受信する無線通信装置の処理の一例を示すフローチャートである。この例では、無線通信装置１０は、他の無線通信装置から送信される無線信号を受信する。なお、無線通信装置１０は、パケットの先頭を検知できるものとする。

Ｓ１１において、制御部１５は、受信信号を復号する。ただし、受信信号からビット列を再生する処理は、無線受信部１２が行ってもよい。そして、Ｓ１２において、エラー検出部２１は、受信エラーの有無を判定する。受信エラーは、上述したように、例えば、受信パケットのチェックコードを利用して検出される。

受信エラーが発生していないとき（あるいは、受信エラーを訂正可能なとき）は、Ｓ１３において、制御部１５は、受信パケットをメモリ１４内に設けられているパケットバッファに保存する。Ｓ１４において、制御部１５は、自ノードが中継ノードか否かを判定する。自ノードが中継ノードか否かを表すフラグは、図１０（ａ）に示すように、自ノード情報としてメモリ１４に保存されている。そして、自ノードが中継ノードであるときは、Ｓ１５において、制御部１５は、受信パケットを転送する。

受信エラーが検出されたときは、Ｓ１６において、ヘッダ解析部２２は、受信パケットのヘッダ部を解析する。そして、ヘッダ部が有効であれば、ヘッダ解析部２２は、Ｓ１７において、受信パケットがブロードキャストパケットであるか否かを判定する。なお、受信パケットがブロードキャストパケットであるか否かは、例えば、宛先アドレスにより判定可能である。

受信パケットがブロードキャストパケットであるときは、Ｓ１８において、ヘッダ解析部２２は、受信パケットの送信元アドレスを特定する。Ｓ１９において、再送要求生成部２３は、受信パケットの再送を要求する再送要求を生成する。再送要求は、ユニキャストパケットに格納される。また、このユニキャストパケットの宛先アドレスとして、Ｓ１８で特定された送信元を識別する値が設定される。そして、Ｓ２０において、無線送信部１１は、再送要求を含むユニキャストパケットを送信する。

このように、無線通信装１０は、受信エラーを検出し、且つ、受信パケットの送信元を特定でき、且つ、受信パケットがブロードキャストパケットであったときに、その受信パケットの送信元に再送要求を送信する。この再送要求は、図１２に示すフローチャートでは、Ｓ２おいて受信される。

なお、図１３に示す例では、受信パケットがブロードキャストパケットであったときに再送要求が生成されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。すなわち、無線通信装置１０は、受信パケットがブロードキャストパケットでないときに再送要求を生成してもよい。

また、無線通信装置１０は、自ノードが中継ノードであるときに限って再送要求を生成してもよい。例えば、図７〜図８に示す例では、中継ノードとして動作するノードＡにおいて受信エラーが検出されている。この場合、図７に示すように、再送を行わないケースでは、この中継ノードの下流側のノード（即ち、ノードＢ〜Ｄ、Ｆ〜Ｈ）がパケットを受信できないことになり、多数のユニキャスト通信が必要となる。すなわち、中継ノードで受信エラーが検出されたときに再送が行われれば、図７に示すユニキャスト通信が回避または抑制される。

更に、Ｓ１８において受信パケットの送信元を特定する処理は、必ずしも、受信パケットのヘッダ部から送信元アドレスを取得しなくてもよい。例えば、図４（ｃ）に示すように、ブロードキャスト通信のためのマルチホップ経路が予め指定されているときは、図１０（ａ）に示すように、無線通信装置１０は、そのマルチホップ経路上での上流ノードのアドレスを自ノード情報として保持している。よって、この場合、無線通信装置１０は、受信パケットを処理する必要があると判定したとき（例えば、受信パケットがブロードキャストパケットであり、そのパケットを転送する必要があるとき）に、自ノード情報を参照することで、受信パケットの送信元を特定できる。

１０ 無線通信装置
１１ 無線送信部
１２ 無線受信部
１３ 通信ＩＦ
１４ メモリ
１５ 制御部
２１ エラー検出部
２２ ヘッダ解析部
２３ 再送要求生成部
２４ 再送制御部
１００ 無線通信システム

Claims (6)

1. 無線マルチホップネットワークにおいて使用される無線通信装置であって、
   受信パケットのエラーを検出するエラー検出部と、
   前記受信パケットのヘッダ部を解析して前記受信パケットの送信元を特定するヘッダ解析部と、
   前記エラー検出部によりエラーが検出され、且つ、前記ヘッダ解析部が前記受信パケットの送信元を特定したときに、前記受信パケットの再送を要求する再送要求を生成する再送要求生成部と、
   前記再送要求を前記受信パケットの送信元に送信する送信部と、
   を備える無線通信装置。
2. 前記受信パケットのヘッダ部が有効であり、且つ、前記受信パケットのデータ部においてエラーが検出されたときに、前記ヘッダ解析部は、前記受信パケットのヘッダ部に設定されている送信元アドレスを取得し、前記送信部は、前記再送要求を前記送信元アドレスに送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記無線マルチホップネットワークにおいて転送されるパケットは、前記ヘッダ部のエラーを検出する第１のチェックコードおよび前記データ部のエラーを検出する第２のチェックコードを含み、
   前記第１のチェックコードを利用するエラー検出において前記ヘッダ部のエラーが検出されず、且つ、前記第２のチェックコードを利用するエラー検出において前記データ部のエラーが検出されたときに、前記送信部は、前記再送要求を前記送信元アドレスに送信する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記ヘッダ解析部は、前記受信パケットがブロードキャストパケットであるか否かを判定し、
   前記受信パケットがブロードキャストパケットであるときに、前記送信部は、前記再送要求を前記受信パケットの送信元に送信する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の無線通信装置。
5. 前記無線マルチホップネットワークにおいてブロードキャストパケットの経路が予め決められており、
   前記無線通信装置のメモリには、前記経路上の１ホップ上流側のノードを識別する上流ノードアドレスが記録されており、
   前記受信パケットがブロードキャストパケットであるときに、前記送信部は、前記再送要求を、前記メモリに記録されている上流ノードアドレスに送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
6. 複数のノードを備える無線マルチホップネットワークにおいて使用される無線通信方法であって、
   前記複数のノードの中の第１のノードに実装される第１の無線通信装置は、ブロードキャストパケットを送信し、
   前記複数のノードの中の第２のノードに実装される第２の無線通信装置は、
   前記ブロードキャストパケットを受信し、
   前記ブロードキャストパケットのエラーを検出し、且つ、前記ブロードキャストパケットの送信元を特定したときに、前記ブロードキャストパケットの再送を要求する再送要求を生成し、
   前記再送要求を前記ブロードキャストパケットの送信元に送信し、
   前記第１の無線通信装置は、前記再送要求に応じて、前記ブロードキャストパケットを再送する
   ことを特徴とする無線通信方法。

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