JP2022074279A - 無線通信装置、および、無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】アドホックネットワークにおいて、各無線通信装置のルーティング処理のための負荷を軽減し、信頼性が高い通信経路を形成することができる無線通信装置及び無線通信システムを提供する。
【解決手段】無線通信装置１００は、自無線通信装置から送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれるか否かを判定する宛先判別部１２０と、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれる場合には、通信データを宛先無線通信装置に直接通信し、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれない場合には、通信データを、自無線通信装置が所属するエリアを構成する、基地局モードで動作する無線通信装置に転送する転送先決定部１３０を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、および、無線通信システムに関する。

従来から、無線ＬＡＮやセルラーなどの多くのネットワークでは、特定の基地局に接続するインフラストラクチャーモードによる通信を実行することが知られている。そして、基地局同士は、安定した通信を実行可能ないわゆるインフラネットワークを構成する。端末は、インフラネットワークに接続して通信を実行する。

例えば、非特許文献１では、１つの基地局が収容する同じネットワーク内において通信相手が存在する場合であっても、送信端末は基地局を経由して宛先端末に通信データを送信する。また、通信の宛先端末が別の基地局が構成するエリアに存在する場合には、基地局間で通信データの転送が実行され、宛先端末が属するエリアを構成する基地局から宛先端末に通信データが送信される。なお、実際には基地局は複数あるので、さまざまな形態でネットワークが形成され得る。

山本他、「様々なトラヒック環境におけるLTE基地局間負荷分散手法の検討」、"ＲＣＳ研究会、vol.112,no.351,pp.41-46,2012年12月"

しかしながら、上記の方法では、各基地局が、端末との通信負荷を演算する必要があるので、各基地局の構成が複雑になる。また、基地局の経路と端末間の経路を構成する必要があるので、経路選択処理の負荷が大きく、また、無線通信システムが複雑になってしまう場合がある。

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、各基地局が端末との通信負荷を演算する必要がなく、各端末はアドホックネットワークを利用せずに、基地局経路を利用し、経路選択処理の負荷を低減し、シンプルな構成で高信頼性の無線通信装置システム等を提供することにある。

本発明の態様に係る、アドホックネットワークを構成可能な無線通信装置は、前記無線通信装置が、インフラネットワークを形成する基地局モードで動作する他の前記無線通信装置と直接通信可能なエリアに所属し、前記インフラネットワークには含まれずに端末モードで動作する場合には、自無線通信装置から送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれるか否かを判定する宛先判別部と、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれる場合には、前記通信データを前記宛先無線通信装置に直接通信し、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれない場合には、前記通信データを、自無線通信装置が所属するエリアを構成する、基地局モードで動作する無線通信装置に転送する転送先決定部を含むことが好ましい。

本発明によれば、各基地局は端末との通信負荷を演算する必要がなく、各端末はアドホックネットワークを利用せずに、基地局経路を利用することで、経路選択処理の負荷を低減し、シンプルな構成で信頼性の高い無線通信装置システム等を提供可能となる。

本実施形態に係るネットワークを構成する無線通信システムの一例を示す模式図である。 本実施形態に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係るエリア内端末情報記憶部の構成の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る無線通信装置が端末として動作する場合の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る無線通信装置が基地局モードで動作する場合の一例を示すフローチャートである。 比較例に係る通信ネットワークの構成の一例を示す模式図である。

（無線通信システムの構成の概要）
本実施形態の無線通信システムの無線通信装置によって、アドホックネットワークを一旦形成した後に、安定的に通信可能、かつ、通信頻度が高い通信経路を抽出し、当該通信経路に位置する無線通信装置を基地局として動作させ、インフラネットワークを構成する。他の無線通信装置は、同一エリア内で無線通信距離が近く、通信品質が良好な場合には、直接通信を実行する。また、他の無線通信装置は、同一エリア内ではなく無線通信距離が遠い場合、通信品質が劣化している場合には、基地局として動作する無線通信装置を利用する。

一例として、図１に示すように、複数の無線通信装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇによってネットワークとしての無線通信システム１０００が構成される。本明細書では、無線通信装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇを総称して、無線通信装置１００と称する場合がある。

なお、車両１０の中でインフラネットワークを構成する無線通信装置１００は、無線通信装置１００の設置位置、無線通信装置１００間での乗員等の障害物の影響の少ない通信経路を構成できる組み合わせから、あらかじめ設定されることが可能である。例えば、図１の一例においては、車両のボディに沿って配置される無線通信装置１００ｅ、１００ｆ、１００ｇが基地局として動作し、インフラネットワークを構築している。無線通信装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、インフラネットワークを構築している無線通信装置１００ｅ、１００ｆ、１００ｇの一つまたは複数と通信可能である。また、車両１０には、一例として、前輪右タイヤＴ１、前輪左タイヤＴ２、後輪左タイヤＴ３、後輪右タイヤＴ４が取り付けられている。

（無線通信システムの全体動作の概要）
無線通信システムの全体動作の概要について、図１を参照して説明する。

最初に、基地局として動作する無線通信装置１００ｅ、１００ｆ、１００ｇは、基地局のカバーするエリアに存在する無線通信装置を記憶する。無線通信装置１００ｅは、無線通信装置１００ａを記憶し、無線通信装置１００ｆは、無線通信装置１００ｂおよび１００ｃを記憶し、無線通信装置１００ｇは、無線通信装置１００ｄを記憶する。

次に、基地局として動作する無線通信装置１００ｅ、１００ｆ、１００ｇは、それぞれのエリア内に位置する無線通信装置の識別情報を、すべての無線通信装置１００に通知する。

次に、無線通信装置に送信要求が発生した場合に、自無線通信装置が属するエリア内に送信要求に係わる通信相手先となる無線通信装置が存在するか否かを判定する。

次に、通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置の所属するエリア内に存在する場合には、自無線通信装置は通信相手先となる無線通信装置と直接通信を実行する。通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置の所属するエリア内に存在しない場合には、自無線通信装置はエリア内の基地局として動作する無線通信装置へ通信データを送信する。

次に、通信データを受信した、基地局として動作する無線通信装置は、隣接する基地局として動作する無線通信装置に当該通信データを転送する。

次に、転送された通信データを受信した、隣接する基地局として動作する無線通信装置は、転送された通信データの通信相手先となる無線通信装置が、自エリア内の無線通信装置か否かを判定する。転送された通信データの通信相手先となる無線通信装置が、自エリア内の無線通信装置である場合には、通信相手先となる無線通信装置に転送された通信データを送信する。転送された通信データの通信相手先となる無線通信装置が、自エリア内の無線通信装置ではない場合には、隣接する基地局として動作する無線通信装置に当該通信データを転送する。転送された通信データは、通信相手先となる無線通信装置がエリア内に含まれる、基地局として動作する無線通信装置まで転送される。

したがって、無線通信装置は経路情報を作成する必要が無いので、シンプルな手順によって通信する無線通信システムを構築可能となる。また、同一エリア内の無線通信装置は直接通信を実行するので、通信遅延の発生を抑制することが可能になる。

（無線通信装置の構成例）
図２は無線通信装置１００の構成の一例を示すブロック図である。無線通信装置１００は、図２に示すように、通信処理部１１０、宛先判別部１２０．転送先決定部１３０、記憶部１４０、および、外部Ｉ／Ｆ部１５０を含んで構成される。なお、アンテナ部ＡＮＴは無線通信装置１００に含まれる場合と含まれない場合があるオプションである。無線通信装置１００は以上のブロックを含む一般的なコンピュータであり得る。一般的なコンピュータが制御プログラムを実行することにより、図２に示す機能を実現することが可能となる。以下、本実施形態における特徴に関連する部分についてのみ説明する。従って、無線通信装置１００は、本実施形態における特徴に直接関係しない他の機能ブロックを備えることは勿論である。

なお、記憶部１４０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random access memory）、ハードディスク等であり得る。記憶部１４０は、無線通信装置１００が処理を実行するための入力データ、出力データおよび中間データなどの各種データを記憶することも可能である。なお、無線通信装置１００の一部の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で実行されることが可能である。

通信処理部１１０は、アンテナ部ＡＮＴを介して送受信される通信データの増幅、変調処理、復調処理等の処理を実行することが可能である。変調および復調は、無線通信システム１０００において任意の方式を採用することが可能である。また、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定されるＭＣＳ(Modulation Coding Scheme)を使用することも可能である。なお、アンテナ部ＡＮＴから送受信される電波の一例には、ミリ波帯の電波が挙げられるが、電波はミリ波帯の電波に限定されず、任意の周波数帯の電波を使用することも可能である。

宛先判別部１２０は、通信処理部１１０で復調処理された通信データの宛先情報を確認し、宛先情報によって示される宛先が自無線通信装置であるか、宛先情報によって示される宛先が他無線通信装置であるか否かを判別する。宛先情報は、通信データのヘッダ部に含まれることが可能であるが、宛先情報は通信データの任意の領域に書き込まれることも可能である。

転送先決定部１３０は、受信した通信データの宛先情報等から、通信データを転送するべき無線通信装置を決定することが可能である。各無線通信装置は、通信データを次に転送すべき無線通信装置の識別情報を記憶しているが、通信データの最終的な宛先の無線通信装置までの通信経路は記憶していない。

転送先決定部１３０は、外部Ｉ／Ｆ部１５０を介して送信要求情報を受信した場合に、自無線通信装置が属するエリア内に通信データに係わる通信相手先となる無線通信装置が存在するか否かを判定する。通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置の所属するエリア内に存在する場合には、自無線通信装置は通信相手先となる無線通信装置と直接通信を実行する。通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置の所属するエリア内に存在しない場合には、自無線通信装置はエリア内の基地局として動作する無線通信装置へ通信データを送信する。

また、無線通信装置が基地局として動作する場合の転送先決定部１３０は、隣接エリアで基地局として動作する他の無線通信装置から通信データを受信した場合に以下の処理を実行する。すなわち、転送先決定部１３０は、自無線通信装置が属するエリア内に通信データに係わる通信相手先となる無線通信装置が存在するか否かを判定する。通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置の所属するエリア内に存在する場合には、自無線通信装置は通信相手先となる無線通信装置と直接通信を実行する。通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置の所属するエリア内に存在しない場合には、自無線通信装置は隣接する他のエリアの基地局として動作する無線通信装置へ通信データを送信する。

さらに、無線通信装置が基地局として動作する場合の転送先決定部１３０は、自無線通信装置のエリア内の他の無線通信装置から通信データを受信した場合には、通信相手先となる無線通信装置が自無線通信装置である場合には受信処理を実行する。また、無線通信装置が基地局で動作する転送先決定部１３０は、自無線通信装置のエリア内の他の無線通信装置から通信相手先が自無線通信装置ではない通信データを受信した場合には、隣接する他のエリアの基地局で動作する無線通信装置へ通信データを送信する。

記憶部１４０には、エリア内端末情報記憶部１４１と接続基地局情報記憶部１４２が含まれる。

エリア内端末情報記憶部１４１は、基地局として動作する各無線通信装置が、自エリア内において収容している各無線通信装置の情報を図３に示すような管理テーブルで記憶する。基地局として動作する各無線通信装置は、エリア内の他の端末として動作する各無線通信装置に、図３に示すような管理テーブル情報を配信するので、エリア内の他の端末として動作する各無線通信装置も図３に示すような管理テーブル情報を共有可能となる。したがって、転送先決定部１３０は、エリア内端末情報記憶部１４１を参照して、通信相手先となる無線通信装置が同一エリア内に所属するか否かを判定することが可能になる。

接続基地局情報記憶部１４２は、基地局として動作する各無線通信装置が通信データを転送する、隣接する基地局として動作する無線通信装置の識別情報を記憶する。転送先決定部１３０は、基地局として動作する無線通信装置の自エリア内に、通信先となる無線通信装置が無い場合には、接続基地局情報記憶部１４２に記憶されている識別情報から、通信データを転送する隣接する基地局として動作する無線通信装置を決定する。なお、隣接する基地局として動作する無線通信装置の識別情報は１つに限定されるわけではなく、複数の隣接する基地局として動作する無線通信装置の識別情報が記憶されていてもよい。例えば、通信データを送信した隣接するエリアにおいて基地局として動作する無線通信装置の識別情報と、隣接する他のエリアにおいて基地局として動作する他の無線通信装置の識別情報が接続基地局情報記憶部１４２に記憶されていてもよい。接続基地局情報記憶部１４２に記憶される基地局として動作する無線通信装置の識別情報の個数は、基地局として動作する無線通信装置の接続形態によって変化する場合がある。

外部Ｉ／Ｆ部１５０は、送受信される通信データの入出力インターフェースであり、無線通信装置１００と接続されるセンサー等のデバイス、または、電子装置とのインターフェースである場合がある。なお、外部Ｉ／Ｆ部１５０に接続されるデバイス、または、電子装置によって、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）が構成されてもよい。電子装置には、車載機器としての車両制御機器、車両センシング機器、車両周辺情報取得機器、および、エンタテイメント機器等の電子機器が含まれてもよい。なお、車両制御機器にはナビゲーション機器や自動運転制御機器が含まれてもよい。

以上の説明による本実施形態に係わる無線通信システム１０００は車両等の移動体に搭載されることができる。無線通信システム１０００が自動車内に構築される場合には、基地局として動作する無線通信装置１００は車両内全体を見通しやすい位置に設置される。一例として、基地局として動作する無線通信装置１００は、天井部分、ルームミラー部分、床面等で車両内全体を見通しやすい位置に設置されることが可能である。

上記構成によれば、各基地局は端末との通信負荷を演算する必要がなく、各端末はアドホックネットワークを利用せずに、基地局経路を作成することで、演算処理を低減し、シンプルな構成の無線通信装置システムを実現可能となる。

（無線通信装置１００が基地局のエリア内の端末として動作する場合の動作例）
図４を参照して本実施形態に係る無線通信装置１００が基地局のエリア内の端末として動作する場合の動作例について説明する。

ステップＳ４０１において、無線通信装置１００は外部Ｉ／Ｆ部１５０から通信データの送信要求があるか否かを判定する。通信データの送信要求がある場合（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０２に進む。通信データの送信要求がない場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０２において、無線通信装置１００の転送先決定部１３０は、送信要求に係わる送信要求情報に示される通信相手の無線通信装置が自エリア内の無線通信装置であるか否かを判別する。通信相手の無線通信装置が自エリア内の無線通信装置である場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０３に進む。通信相手の無線通信装置が自エリア内の無線通信装置ではない場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０３において、無線通信装置１００は、送信要求に係わる送信要求情報に示される通信相手の無線通信装置と通信データを直接通信する。そして、無線通信装置１００は処理を終了する。

ステップＳ４０４において、無線通信装置１００は、送信要求に係わる通信データを自エリア内の基地局として動作する無線通信装置１００に転送する。そして、無線通信装置１００は処理を終了する。

ステップＳ４０５において、無線通信装置１００の通信処理部１１０は、通信データを受信したか否かを判定する。通信データを受信した場合（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０６に進む。通信データを受信していない場合（ステップＳ４０５：ＮＯ）には、無線通信装置１００は処理を終了する。

ステップＳ４０６において、無線通信装置１００は、受信した通信データが自無線通信装置の所属するエリア内の無線通信装置の識別情報であるか否かを判定する。通信データが自無線通信装置の所属するエリア内の無線通信装置の識別情報である場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０７に進む。通信データが自無線通信装置の所属するエリア内の無線通信装置の識別情報ではない場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０８に進む。

ステップＳ４０７において、無線通信装置１００は、ステップＳ４０６において受信した、エリア内の無線通信装置の識別情報をエリア内端末情報記憶部１４１に記憶する。そして、無線通信装置１００は処理を終了する。

ステップＳ４０８において、無線通信装置１００の宛先判別部１２０は、受信した通信データの宛先が自無線通信装置であるか否かを判定する。受信した通信データの宛先が自無線通信装置である場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ４０９に進む。受信した通信データの宛先が自無線通信装置ではない場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）には、無線通信装置１００は処理を終了する。

ステップＳ４０９において、無線通信装置１００は、自無線通信装置が宛先となっている通信データの受信処理を実行して、処理を終了する。受信処理には、復調された通信データを外部Ｉ／Ｆ部１５０に出力する処理を含む場合もある。

（無線通信装置１００が基地局として動作する場合の動作例）
図５を参照して本実施形態に係る無線通信装置１００が基地局として動作する場合の動作例について説明する。

ステップＳ５０１において、無線通信装置１００は、起動直後かあらかじめ定められた時間を経過した後かを判定する。起動直後またはあらかじめ定められた時間を経過した後である場合（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０２に進む。起動直後ではなく、あらかじめ定められた時間を経過した後ではない場合（ステップＳ５０１：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０５に進む。あらかじめ定められた時間は、無線通信システム１０００が任意の時間に設定することが可能である。

ステップＳ５０２において、無線通信装置１００は、他の無線通信装置１００との接続状況を確認する。接続状況には、無線通信装置１００との通信品質情報を示す電波強度等のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）等の情報が含まれてもよい。また、接続状況には、通信品質情報であるＢＥＲ（bit error rate）、ＰＥＲ（Packet Error Rate）等の情報が含まれてもよい。さらに、接続状況には、通信品質情報であるＳＮＲ（Signal to Noise Ration）、ＲＣＰＩ（Received Channel Power Indicator）等の情報が含まれてもよい。次に、無線通信装置１００はステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、自無線通信装置のエリア内に存在すると判定する、エリア内で端末として動作する無線通信装置１００を決定する。エリア内に存在すると判定する基準は、接続状況を示す通信品質情報によって示されるあらかじめ定められた値であってもよい。すなわち、通信品質情報があらかじめ定められた値以上である場合には、通信している無線通信装置１００をエリア内の端末と決定することが可能である。あらかじめ定められた値は、無線通信システム１０００において、通信品質情報の種類ごとに、任意の値を設定することが可能である。次に、無線通信装置１００はステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、自無線通信装置のエリア内に存在すると判定した端末として動作するすべての無線通信装置１００の識別情報を、エリア内の他のすべての無線通信装置１００に送信する。なお、端末として動作する無線通信装置１００の識別情報は、基地局モードで動作する自無線通信装置の識別情報またはエリアの識別情報と対応付けて、送信されてもよい。また、端末として動作する無線通信装置１００の識別情報は、マイクロ波等でブロードキャストされてもよいし、直接通信によってユニキャストされてもよい。次に、無線通信装置１００はステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、自無線通信装置に送信要求が発生したか否かを判定する。自無線通信装置に送信要求が発生した場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０６に進む。自無線通信装置に送信要求が発生していない場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０６において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、送信要求に係わる通信データの通信相手が、自無線通信装置のエリア内の端末として動作する無線通信装置１００であるか否かを判定する。送信要求に係わる通信データの通信相手が、自無線通信装置のエリア内の端末として動作する無線通信装置である場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０７に進む。送信要求に係わる通信データの通信相手が、自無線通信装置のエリア内の端末として動作する無線通信装置ではない場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０７において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、送信要求に係わる通信データを自無線通信装置のエリア内の端末として動作する無線通信装置に直接送信し、処理を終了する。

ステップＳ５０８において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、送信要求に係わる通信データを、接続基地局情報記憶部１４２に記憶されている、適切な基地局モードで動作する無線通信装置１００に送信し、処理を終了する。

ステップＳ５０９において、基地局モードで動作する無線通信装置１００の宛先判別部１２０は、通信データを受信した場合に、受信した通信データが、自無線通信装置宛ての通信データであるか否かを判定する。受信した通信データが、自無線通信装置宛ての通信データである場合（ステップＳ５０９：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ５１０に進む。受信した通信データが、自無線通信装置宛ての通信データではない場合（ステップＳ５０９：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ５１１に進む。

ステップＳ５１０において、無線通信装置１００は、自無線通信装置が宛先となっている通信データの受信処理を実行して、処理を終了する。受信処理には、復調された通信データを外部Ｉ／Ｆ部１５０に出力する処理を含む場合もある。

ステップＳ５１１において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、ステップＳ５０９において、他のエリア内で端末として動作する無線通信装置１００の通信データを傍受したか否かを判定する。他のエリア内で端末として動作する無線通信装置１００の通信データを傍受できた場合（ステップＳ５１１：ＹＥＳ）には、無線通信装置１００はステップＳ５１２に進む。自エリア内で端末として動作する無線通信装置１００の通信データ、または、他のエリアで基地局として動作する無線通信装置１００の通信データである場合（ステップＳ５１１：ＮＯ）には、無線通信装置１００はステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５１２において、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、通信データを一度傍受したら、同一のデータを他の基地局モードで動作する無線通信装置１００から再び受信した場合には、当該通信データを破棄して、処理動作を実行しない。

（変形例１）
上記実施形態における説明では、自動車内に設置された無線通信システム１０００によって構築されるネットワークを一例として説明している。しかし、実施形態は自動車内に限定されるものではなく、列車、飛行機、船舶等の移動体の内部、家屋、工場等の構造物の内部などに構築されたメッシュネットワーク全般に適用することが可能である。

（変形例２）
また、基地局間のネットワーク形態は、図１の形態に限定されるものではなく、基地局間のネットワーク形態は、任意の形態で構成されることが可能である。例えば、基地局間のネットワーク形態は、リング型ネットワーク、バス型ネットワーク、Ｐ２Ｐ型ネットワークで構成されることも可能である。

（変形例３）
上記実施形態における説明では、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、図１に示すように車両のボディ等の車両内の周辺に設置しているが、基地局モードで動作する無線通信装置１００の設置位置はこれらの位置に限定されるわけではない。例えば、インフラを構成するネットワークは、車両の乗員の影響を受けにくい電波環境を有する車両の床下、天井等などに設置された無線通信装置１００によって構成されてもよい。また、当該床下、当該天井は、ボディを構成する構成部材の車両内部であることが可能である。

（変形例４）
以上の実施形態の説明では、基地局モードで動作する無線通信装置１００は、無線通信システム１０００においてあらかじめ定められる場合について主に説明した。しかし、無線通信システム１０００の起動時に、ネットワークに含まれるすべての無線通信装置１００が相互に通信品質を計測するためのパケットを送受信し、通信品質が良好な無線通信装置１００を基地局として決定することも可能である。良好な通信品質とは、通信品質情報があらかじめ定められた値以上の場合を指すことも可能である。あらかじめ定められた値とは、無線通信システム１０００が任意の値を設定することも可能な値である。また、通信品質情報には、電波強度等のＲＳＳＩ等の情報、ＢＥＲ、ＰＥＲ等の情報、ＳＮＲ、ＲＣＰＩ等の情報が含まれてもよい。

（変形例５）
以上の実施形態の説明では、通信データとして特定のデータについて説明していないが、アプリケーションについては限定されるわけではない。例えば、通信データは移動体の状況を検知するセンサーの情報、移動体を制御する情報、移動体に搭載された電子機器の情報等の情報である場合がある。センサーには、ドアの開閉検知センサー、シートベルトのセンサー、エンジンの回転センサー、車両の速度センサー、ブレーキやアクセルのセンサー等の各種のセンサーが一例として挙げられる。また、電子機器には、ナビゲーション機器、ラジオやテレビ等のエンタテイメント機器が一例として挙げられる。

（変形例６）
エリア内における近距離の端末の直接通信においては、当該端末をエリア内に収容する基地局は送信端末の通信データをオーバーヒア（傍受）可能である場合がある。この場合に、直接通信の失敗を基地局が認識した場合には、基地局がオーバーヒアした通信データを宛先端末に直接通信することも可能である。このような構成を有することによって、利用可能な通信経路が増大するので、無線通信システム１０００の信頼性を向上させることが可能になる。

（比較例）
端末が接続する固定局を選択して、基地局の負担を分散する手法について図６を用いて説明する。

図６に示すように、上記方式の場合、１つの基地局が収容する同じネットワーク内において通信相手が存在する場合でも、送信端末は基地局を経由して宛先端末に通信データを送信する。具体的には、図６の端末１から端末３へ通信する場合に、端末１が基地局Ａへ通信データを送信し、基地局Ａが端末３へ通信データを送信する。

さらに、宛先端末が他の基地局によって構成されるエリアに存在する場合には、基地局間でデータの転送が実行され、宛先端末が所属するエリアを構成する他の基地局から宛先端末に通信データが送信される。例えば、端末１から端末５へ通信する場合に、端末１が基地局Ａへ通信データを送信し、基地局Ａから基地局Ｂに通信データを転送し、基地局Ｂが端末５へ通信データを送信する。図６の例では、ネットワークを簡略化しているが、実際には基地局にはさらに他の基地局が存在し、さまざまな形態でネットワークが形成され得る。

図６のシステムでは、基地局Ａが構成するエリアに４台の端末が存在し、基地局Ｂが構成するエリアに１台の端末が存在する。複数の端末が多量の通信を実行する場合には、基地局Ａの負荷が非常に重くなるので、ネットワークの利用効率が悪化する可能性が高い。そこで、エリアの境界に存在する端末は、隣接する他の基地局に接続を変更することによって、基地局の負担を分散させる技術が採用される。具体的には、図６の端末４を基地局Ｂのエリアの端末に接続変更することによって、基地局Ａの一部の負荷を基地局Ｂの負荷として、基地局の負荷を分散させる。

しかし、この技術では、基地局が、端末との通信による負荷を常に演算する必要があるため、基地局の通信処理に負担が発生し、基地局の構成および通信手順が複雑になってしまう可能性が高い。

しかし、本開示によれば、各基地局は端末との通信負荷を演算する必要がなく、各端末はアドホックネットワークを利用せず、基地局経路を利用することで、経路選択処理の負荷を低減し、シンプルな構成で信頼性の高い無線通信装置システム等を提供可能となる。

以下に、本実施形態の無線通信装置１００および無線通信システム１０００の特徴について記載する。

本開示の第１の態様に係る無線通信装置１００は、アドホックネットワークを構成可能であることが好ましい。無線通信装置１００が、インフラネットワークを形成する基地局モードで動作する他の無線通信装置と直接通信可能なエリアに所属し、インフラネットワークには含まれずに端末モードで動作する場合には、以下の処理部を含むことが好ましい。無線通信装置１００は、自無線通信装置から送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれるか否かを判定する宛先判別部１２０を含むことが好ましい。また、無線通信装置１００は、以下の処理を実行する転送先決定部を含むことが好ましい。転送先決定部１３０は、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれる場合には、通信データを宛先無線通信装置に直接通信することが好ましい。また、転送先決定部１３０は、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれない場合には、通信データを、自無線通信装置が所属するエリアを構成する、基地局モードで動作する無線通信装置に転送することが好ましい。

上記構成によれば、各基地局は端末との通信負荷を演算する必要がなく、各端末はアドホックネットワークを利用せずに、基地局経路を利用することで、経路選択処理の負荷を低減し、シンプルな構成で信頼性の高い無線通信装置システム等を提供可能となる。

本開示の第２の態様に係る無線通信装置１００の宛先判別部１２０は、自無線通信装置が所属するエリアの基地局モードで動作する無線通信装置から受信した通信データの宛先が自無線通信装置ではない場合には、受信した通信データを破棄することが好ましい。また、宛先判別部１２０は、当該通信データの宛先が自無線通信装置である場合には、受信した通信データを受信処理することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置１００の同一エリア内において、基地局モードで動作する無線通信装置からの自無線通信装置宛てではない通信データを破棄することによって、余分な通信量を低減させることが可能になる。また、シンプルな通信経路を形成することが可能になる。

本開示の第３の態様に係る無線通信装置１００の宛先判別部１２０は、他のエリアにおいて基地局モードで動作する他の無線通信装置から受信した通信データの宛先が自無線通信装置ではない場合には、受信した通信データを破棄することが好ましい。また、宛先判別部１２０は、当該通信データの宛先が自無線通信装置である場合には、受信した通信データを受信処理することが好ましい。

上記構成によれば、他のエリアにおいて基地局モードで動作する他の無線通信装置から受信した通信データの宛先が自無線通信装置である場合に、受信処理することで、通信時間の遅延を低減することが可能になる。

本開示の第４の態様に係る無線通信装置１００は、アドホックネットワークを構成可能であることが好ましい。無線通信装置１００が、アドホックネットワーク内においてインフラネットワークを形成する基地局モードで動作する場合には、以下の処理部を含むことが好ましい。無線通信装置１００は、自無線通信装置から送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が形成するエリアに含まれるか否かを判定する宛先判別部１２０を含むことが好ましい。転送先決定部１３０は、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が形成するエリアに含まれる場合には、通信データを宛先無線通信装置に直接通信することが好ましい。また、転送先決定部１３０は、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が形成するエリアに含まれない場合には、以下の処理を実行することが好ましい。すなわち、転送先決定部１３０は、当該通信データを、自無線通信装置が形成するエリアに隣接する他のエリアを形成する、基地局モードで動作する他の無線通信装置に転送することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置は、自無線通信装置のエリアに所属する端末モードで動作する無線通信装置、および、隣接するエリアの基地局モードで動作する無線通信装置に高い信頼性で通信データの送信を実行することが可能になる。

本開示の第５の態様に係る無線通信装置１００は、自無線通信装置が形成するエリアに含まれる、端末モードで動作する他の無線通信装置から受信した通信データが、自無線通信装置宛ての通信データではない場合には、以下の処理を実行することが好ましい。すなわち、無線通信装置１００は、自無線通信装置が形成するエリアに隣接する他のエリアを形成する、基地局モードで動作する他の無線通信装置に転送することが好ましい。また、自エリアにおいて端末モードで動作する他の無線通信装置から受信した通信データが、自無線通信装置宛ての通信データである場合には、受信した通信データを受信処理することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置は、他エリアの無線通信装置宛ての通信データを基地局モードで動作する他の無線通信装置を利用することで、信頼性の高い通信を実行可能となる。また、基地局モードで動作する無線通信装置は、自エリアの端末モードで動作する無線通信装置からの通信データを高い信頼性で受信することが可能になる。

本開示の第６の態様に係る無線通信装置１００は、自無線通信装置が形成するエリアに隣接する他のエリアを形成する、基地局モードで動作する他の無線通信装置から通信データを受信した場合に、以下の処理を実行することが好ましい。すなわち、無線通信装置１００は、通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置の形成するエリアに含まれる場合には、通信データを宛先無線通信装置に直接通信することが好ましい。また、無線通信装置１００は、通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置のエリアに含まれない場合には、通信データを、他のエリアとは異なる、隣接するその他のエリアを形成する、基地局モードで動作するその他の無線通信装置に転送することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置は、基地局モードで動作する各無線通信装置の各エリアを適切に識別し、インフラネットワークを形成する基地局モードで動作する各無線通信装置で、信頼性が高い通信経路を形成可能になる。

本開示の第７の態様に係る無線通信装置１００の宛先判別部１２０は、自無線通信装置が形成するエリアに含まれない、他のエリアに所属する端末モードで動作する他の無線通信装置の通信データを傍受した場合に、以下の処理を実行することが好ましい。すなわち、無線通信装置１００は、通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置の形成するエリアに含まれる場合には、通信データを宛先無線通信装置に直接通信することが好ましい。また、無線通信装置１００は、通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置のエリアに含まれない場合には、通信データを、他のエリアとは異なる、隣接するその他のエリアを形成する、基地局モードで動作するその他の無線通信装置に転送することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置が他のエリアの端末モードで動作する他の無線通信装置の通信データを傍受した場合には、遅延時間を低減することが可能な新たな通信経路を作成することが可能になる場合がある。

本開示の第８の態様に係る無線通信装置１００は、傍受した受信データの送信元無線通信装置から傍受した受信データと同一の受信データを、基地局モードで動作する他の無線通信装置から受信した場合には、当該受信データを破棄することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置が他のエリアの端末モードで動作する他の無線通信装置の通信データを傍受した場合に、想定される正規ルートからの同一通信データを破棄することで、不必要な通信量を削減することが可能になる。

本開示の第９の態様に係る無線通信装置１００の宛先判別部１２０は、自無線通信装置が形成するエリアに含まれる端末モードで動作する他の無線通信装置の当該エリアのその他の無線通信装置への直接通信による通信データを傍受することが好ましい。宛先判別部１２０は、当該直接通信が失敗したことを判別した場合には、傍受した通信データをその他の無線通信装置へ直接通信することが好ましい。

上記構成によれば、基地局モードで動作する無線通信装置は自エリアの端末モードで動作する他の無線通信装置同士の直接通信の失敗を傍受することで、新たな通信経路を作成し、無線通信システムの信頼性を向上させることが可能になる場合がある。

本開示の第１０の態様に係る無線通信システム１０００は、インフラネットワークを形成する基地局モードで動作する第４の態様から第９の態様のいずれかの無線通信装置を含むことが好ましい。また、無線通信システム１０００は、基地局モードで動作する各無線通信装置の各エリア内に所属し、インフラネットワークを形成しない端末モードで動作する第１の態様から第３の態様のいずれかの無線通信装置を含むことが好ましい。

上記構成によれば、各基地局は端末との通信負荷を演算する必要がなく、各端末はアドホックネットワークを利用せずに、基地局経路を利用することで、経路選択処理の負荷を低減し、シンプルな構成で信頼性の高い無線通信装置システムを提供可能となる。

上述した実施形態の説明に用いた図２のブロック構成図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロックは、ハードウェア及びソフトウェアの少なくとも一方の任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックを実現する方法は、特に限定されない。例えば、各機能ブロックは、物理的または論理的に結合した１つの装置を用いて実現されてもよいし、物理的または論理的に分離した２つ以上の装置を直接的または間接的に接続し、これら複数の装置を用いて実現されてもよい。機能ブロックは、１つの装置または複数の装置に、ソフトウェアを組み合わせて実現されてもよい。

無線通信装置１００が、複数のハードウェア要素で構成される場合、各機能ブロックは、何れかのハードウェア要素、又は当該ハードウェア要素の組み合わせによって実現される。ハードウェア要素として、プロセッサ、メモリ、ストレージ、通信装置、入力装置、出力装置、バスなどが挙げられる。

また、この場合、無線通信装置１００の各機能は、プロセッサ、メモリなどのハードウェア上に所定のソフトウェアまたはプログラムを読み込ませることによって実現される。具体的には、各機能は、ハードウェア上に所定のソフトウェアを読み込ませることにより、プロセッサが演算を行い、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込みを制御することによって実現される。

実施形態につき、図面を参照して詳細に説明したが、以上の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、上記に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１００ 無線通信装置
１１０ 通信処理部
１２０ 宛先判別部
１３０ 転送先決定部
１４０ 記憶部
１４１ エリア内端末情報記憶部
１４２ 接続基地局情報記憶部
１５０ 外部Ｉ／Ｆ部
１０００ 無線通信システム

Claims (10)

1. アドホックネットワークを構成可能な無線通信装置であって、
   前記無線通信装置が、インフラネットワークを形成する基地局モードで動作する他の前記無線通信装置と直接通信可能なエリアに所属し、前記インフラネットワークには含まれずに端末モードで動作する場合には、
   自無線通信装置から送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれるか否かを判定する宛先判別部と、
   送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれる場合には、前記通信データを前記宛先無線通信装置に直接通信し、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が所属するエリアに含まれない場合には、前記通信データを、自無線通信装置が所属するエリアを構成する、基地局モードで動作する無線通信装置に転送する転送先決定部を含む端末モードで動作する無線通信装置。
2. 前記宛先判別部は、自無線通信装置が所属するエリアを構成する、基地局モードで動作する無線通信装置から受信した通信データが、
   自無線通信装置宛ての通信データではない場合には、前記受信した通信データを破棄し、
   自無線通信装置宛ての通信データである場合には、前記受信した通信データを受信処理する請求項１に記載の端末モードで動作する無線通信装置。
3. 前記宛先判別部は、自無線通信装置が所属するエリアを構成する、基地局モードで動作する無線通信装置とは異なる、他のエリアにおいて基地局モードで動作する他の無線通信装置から受信した通信データが、
   自無線通信装置宛ての通信データではない場合には、前記受信した通信データを破棄し、
   自無線通信装置宛ての通信データである場合には、前記受信した通信データを受信処理する請求項１または２に記載の端末モードで動作する無線通信装置。
4. アドホックネットワークを構成可能な無線通信装置であって、
   前記無線通信装置が、前記アドホックネットワーク内においてインフラネットワークを形成する基地局モードで動作する場合には、
   自無線通信装置から送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が形成するエリアに含まれるか否かを判定する宛先判別部と、
   送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が形成するエリアに含まれる場合には、前記通信データを前記宛先無線通信装置に直接通信し、送信すべき通信データの宛先無線通信装置が、自無線通信装置が形成するエリアに含まれない場合には、前記通信データを、自無線通信装置が形成するエリアに隣接する他のエリアを形成する、基地局モードで動作する他の無線通信装置に転送する転送先決定部を含む基地局モードで動作する無線通信装置。
5. 自無線通信装置が形成するエリアに含まれる、端末モードで動作する他の無線通信装置から受信した通信データが、
   自無線通信装置宛ての通信データではない場合には、自無線通信装置が形成するエリアに隣接する他のエリアを形成する、基地局モードで動作する他の無線通信装置に転送し、
   自無線通信装置宛ての通信データである場合には、前記受信した通信データを受信処理する請求項４に記載の基地局モードで動作する無線通信装置。
6. 自無線通信装置が形成するエリアに隣接する他のエリアを形成する、基地局モードで動作する他の無線通信装置から通信データを受信した場合に、前記通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置の形成するエリアに含まれる場合には、前記通信データを前記宛先無線通信装置に直接通信し、前記通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置の形成するエリアに含まれない場合には、前記通信データを、前記他のエリアとは異なる、隣接するその他のエリアを形成する、基地局モードで動作するその他の無線通信装置に転送する請求項４または５に記載の基地局モードで動作する無線通信装置。
7. 前記宛先判別部は、自無線通信装置が形成するエリアに含まれない、他のエリアに所属する端末モードで動作する他の無線通信装置の通信データを傍受した場合に、前記通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置の形成するエリアに含まれる場合には、前記通信データを前記宛先無線通信装置に直接通信し、前記通信データの宛先無線通信装置が自無線通信装置の形成するエリアに含まれない場合には、前記通信データを、前記他のエリアとは異なる、隣接するその他のエリアを形成する、基地局モードで動作するその他の無線通信装置に転送する請求項４から６のいずれか一項に記載の基地局モードで動作する無線通信装置。
8. 前記傍受した受信データの送信元無線通信装置から前記傍受した受信データと同一の受信データを、基地局モードで動作する他の無線通信装置から受信した場合には、当該受信データを破棄する請求項７に記載の基地局モードで動作する無線通信装置。
9. 前記宛先判別部は、自無線通信装置が形成するエリアに含まれる端末モードで動作する他の無線通信装置の前記エリアに含まれる端末モードで動作するその他の無線通信装置への直接通信による通信データを傍受した場合であって、当該直接通信が失敗した場合には、前記通信データを前記その他の無線通信装置へ直接通信する請求項４から８のいずれか一項に記載の基地局モードで動作する無線通信装置。
10. インフラネットワークを形成する請求項４から９のいずれかに記載の基地局モードで動作する無線通信装置と、
    基地局モードで動作する各無線通信装置の各エリア内に所属し、インフラネットワークを形成しない請求項１から３のいずれかに記載の端末モードで動作する無線通信装置と、を含む無線通信システム。

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