JP3936338B2 - 無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、及び、車両 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信装置、無線通信システム、無線通信方法、及び、その無線通信装置を搭載した車両に関する。
背景技術
従来、端末間の通信方式として、マルチホップ無線通信網を介して通信することにより、電波到達範囲内の端末との間だけでなく、電波到達範囲外のより遠くの端末との間でもいくつかの端末を中継して通信を行えるようにしたものが知られている。マルチホップ無線通信網における端末間経路が高頻度で変動する環境で、特定の２端末間で高スループットの通信を行う場合に適した経路認識方式としては、リンク状態ルーティング方式がある。
マルチホップ無線通信網方式においては、有線網で用いられているリンク状態ルーティング方式（Ｊ．Ｍｏｙ，″ＯＳＰＦ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２″，ＲＦＣ１２４７ Ｊｕｌｙ １９９１．）の原理をほぼそのまま無線に適用した方式が提案され（Ｇｕａｎｇｙｕ Ｐｅｉ ｅｔ ａｌ，″Ｆｉｓｈｅｙｅ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ：Ａ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ａｄ Ｈｏｃ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，″ＩＣＣ ２０００）ている。無線通信方式としては、主に２．４ＧＨｚ帯の２ＭｂｐｓのＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を想定した評価が行われている。
しかしながら、現在はより伝送速度の高い、１１Ｍｂｐｓの無線ＬＡＮを用いた高スループットのパケット通信が一般的であり、研究開発においては最大５４Ｍｂｐｓの無線ＬＡＮの開発が進められている。無線通信方式では、伝送速度が高くなるにつれ電波到達距離は短くなる性質があるから、同じ距離だけ離れている２つの端末が、より高速の無線通信方式を用いてマルチホップ通信を行いたい場合には、文献の評価結果と比べ、より多くの数の中継端末が必要となる。
従来方式においては、２つの端末がマルチホップ無線通信を用いてパケット通信を行う際、隣接端末リストを広告するために端末一台あたりが発信する制御パケットの情報量は、その通信に参加する端末数の合計（送信端末、受信端末と中継端末の合計）に比例して増加する。したがって、中継端末数が多くなるにつれ、制御パケットが無線回線に大きなオーバーヘッドを与え、データパケットのスループットが制限されることが問題となる。
発明の開示
本発明の課題は、複数の端末を包含するマルチホップ無線通信網において、端末（中継端末）数が多くなり相互に送受すべき隣接端末情報（例えば制御パケット）が増加したとしても、隣接端末情報以外の情報（例えばデータパケット）のスループットが制限されないようにすることにある。
本発明は、上記課題を解決するために、マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信装置であって、自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信する第１通信手段と、自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する第２通信手段とを備える構成とした。
本発明によれば、複数の端末を包含するマルチホップ無線通信網において、端末（中継端末）数が多くなり相互に送受すべき隣接端末情報（例えば制御パケット）が増加したとしても、隣接端末情報については自己の非隣接端末との間で第１通信手段によって送受信することになるため、隣接端末情報以外の情報（例えばデータパケット）のスループットが制限されない。
上記無線通信装置においては、例えば、前記第１通信手段は、自己の非隣接端末からその非隣接端末の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータ（例えば、実施の形態において説明する隣接端末リスト広告パケット）を受信し、自己の非隣接端末に対して自己の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータ（例えば、実施の形態において説明する隣接端末リスト広告パケット）を送信する。
上記無線通信装置においては、例えば、前記第２通信手段は、自己の隣接端末からその隣接端末のネットワークアドレスを含むデータ（例えば、実施の形態において説明するＨＥＬＬＯパケットやデータパケット）を受信し、自己の隣接端末に対して自己のネットワークアドレスを含むデータ（例えば、実施の形態において説明するＨＥＬＬＯパケットやデータパケット）を送信する。
上記無線通信装置においては、例えば、前記第１通信手段によって受信される非隣接端末の隣接端末のネットワークアドレスと、前記第２通信手段によって受信される隣接端末のネットワークアドレスとを含む経路構築用データに基づいて、マルチホップ無線通信網上の経路を構築する経路構築手段をさらに備え、前記第２通信手段は、自己の隣接端末に対して、前記経路構築手段によって構築された経路に従って、前記経路構築用データ以外のデータを送信する。
このようにすれば、従来の無線通信装置と同様に、マルチホップ無線通信網上の経路を構築することが可能となる。
上記無線通信装置においては、例えば、前記第１通信手段は、自己の非隣接端末との間で、前記隣接端末情報を基地局を介して送受信する。このようにすれば、基地局の電源を利用することができるため、端末においては比較的小電力でより遠くの端末との間で隣接端末情報を送受信することが可能となる。
上記無線通信装置においては、例えば、前記第１及び第２通信手段はそれぞれ単独の通信装置として構成することができる。
上記無線通信装置においては、例えば、前記第１及び第２通信手段を含む単独の通信装置をさらに備え、前記通信装置は、前記第１通信手段による通信と前記第２通信手段による通信とを切り換えながら通信を行うように構成することもできる。
本発明はシステムの発明として次のように特定することができる。マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、各端末が、自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信する第１通信手段と、自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する第２通信手段とを備える、無線通信システム。
本発明は方法の発明として次のように特定することもできる。マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信方法であって、各端末が自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信し、各端末が自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する、無線通信方法。
本発明は無線通信装置を搭載した車両として次のように特定することもできる。マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信装置を搭載した車両であって、前記無線通信装置は、自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信する第１通信手段と、自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する第２通信手段とを備える車両。
本発明は、無線通信端末として次のように特定することもできる。
マルチホップ無線通信網に包含される無線通信端末であって、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末（即ち、自己以外の端末の全部又は一部）との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備え、前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、無線通信端末。
本発明によれば、複数の端末を包含するマルチホップ無線通信網において、端末（中継端末）数が多くなり相互に送受すべき隣接端末の情報（例えば制御パケット）が増加したとしても、隣接端末の情報については他の端末との間で第１無線通信手段によって送受信することになるため、隣接端末情報以外の情報（例えばデータパケット）のスループットが制限されない。
上記無線通信端末においては、例えば、前記第２無線通信手段の通信速度は、前記第１無線通信手段の通信速度よりも高速である。これは、第１及び第２無線通信手段の通信速度の一例を示したものである。従って、第１及び第２無線通信手段の通信速度は同速度であってもよいし、その他の速度関係であってもよい。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第１無線通信手段は、前記他の端末から、その端末のネットワークアドレス及びその端末の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信し、前記他の端末に対して、自己のネットワークアドレス及び自己の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを送信する。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第２無線通信手段は、自己の隣接端末から、その隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信し、自己の隣接端末に対して、自己のネットワークアドレスを含むデータを送信する。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記隣接端末の情報は、前記マルチホップ無線網上の経路を構築するための経路構築用データ（例えば経路構築用データの一部又は全部）である。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記経路構築用データは、少なくとも前記第１無線通信手段によって受信される前記他の端末の隣接端末のネットワークアドレスを含む。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記経路構築用データに基づいて、前記マルチホップ無線通信網上の経路を構築する経路構築手段をさらに備える。
このようにすれば、従来の無線通信装置と同様に、マルチホップ無線通信網上の経路を構築することが可能となる。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末に対して、前記経路構築手段によって構築された経路に従って、前記経路構築用データ以外のデータ（例えばデータパケット）を送信する。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で、前記隣接端末の情報を基地局を介して送受信する。
このようにすれば、基地局の電源を利用することができるため、端末においては比較的小電力でより遠くの端末との間で隣接端末の情報を送受信することが可能となる。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第２無線通信手段は、さらに前記自己の隣接端末との間で、前記隣接端末の情報を送受信する。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第１及び第２無線通信手段はそれぞれ単独の通信装置として構成されている。
また、上記無線通信端末においては、例えば、前記第１及び第２無線通信手段を含む単独の通信装置をさらに備え、前記通信装置は、前記第１無線通信手段による通信と前記第２無線通信手段による通信とを切り換えながら通信を行う。
また、本発明はシステムの発明として次のように特定することができる。マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末からなる無線通信システムであって、前記各端末が、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備え、前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、無線通信システム。
また、本発明は方法の発明として次のように特定することもできる。マルチホップ無線通信網に包含される無線通信端末であって、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備える無線通信端末が、前記他の端末との間で無線通信を行う無線通信方法であって、前記無線通信端末が、前記第１無線通信手段によって前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、前記無線通信端末が、前記第２無線通信手段によって前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、無線通信方法。
また、本発明は無線通信端末を搭載した車両として次のように特定することもできる。マルチホップ無線通信網に包含される無線通信端末を搭載した車両であって、前記無線通信端末は、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備え、前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、車両。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態である無線通信システムについて図面を参照しながら説明する。ＦＩＧ．１は、本発明の実施の形態である無線通信システムの概略システム構成を説明するための図である。ＦＩＧ．２は、主に、本発明の実施の形態である無線通信システムに包含される無線通信装置（以下、端末という）のハード構成を説明するための図である。以下、端末がノートパソコンやＰＤＡのような移動可能な情報端末（モバイル端末ともいう）である場合を例に説明する。
無線通信システムは、マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末ＡからＦの間で無線通信を行うためのシステムである。
端末ＡからＦは、ＦＩＧ．１に示すように配置され、マルチホップ無線通信網を形成している。同図において、点線の両矢印で基地局２００を介して結ばれた２つの端末（例えば、端末Ａと端末Ｄ）は、第２通信手段１０２によっては互いに直接通信できないが、第１通信手段１０１によって基地局２００を介して互いに通信が可能な端末対であることを示している。この場合の端末間の距離は特に限定されない。
また、実線の両矢印で結ばれた２つの端末（例えば、端末Ａと端末Ｂ）は、第２通信手段１０２によって互いに直接通信が可能な端末対であることを示している。この場合の端末間の距離は例えば屋外で１５０ｍ程度である。
ＦＩＧ．２に示すように、端末Ａ（端末ＢからＦも同様）は、第１通信手段（第１無線通信手段ともいう）１０１、第２通信手段（第２無線通信手段ともいう）１０２、ＨＥＬＬＯパケット生成部１０３、隣接端末リストテーブル管理部１０４、隣接端末リストテーブル１０５、最短経路計算部１０６、経路テーブル１０７、隣接端末リスト広告パケット生成部１０８、及び、データパケット生成・処理部１０９を備えている。
第１通信手段１０１は、少なくとも自己（以下、自端末という）の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度（例えば、５０ｋｂｐｓ）で基地局２００を介して送受信するための装置である。即ち、第１通信手段１０１は、伝送速度が低く電波到達距離が長い（第１電波到達距離を有する）通信方式で通信を行えるようになっている。なお、「少なくとも」であるから、第１通信手段１０１は、非隣接端末以外の端末（例えばマルチホップ無線通信網に包含される他の端末（即ち、自己以外の端末の全部又は一部）との間で通信することもある。
隣接端末情報としては、マルチホップ無線通信網上の経路を構築するための経路構築用データの一部（又は全部）がある。なお、第１通信手段１０１によって自端末と通信が可能な端末を自端末の非隣接端末（自端末の隣接端末以外の端末）と呼ぶ。また、第２通信手段１０１によって自端末と直接通信が可能な端末を自端末の隣接端末と呼ぶ。
第１通信手段１０１は、受信制御部１０１ａ、及び、送信制御部１０１ｂを備えている。受信制御部１０１ａは、経路構築用データの一部（又は全部）として、自端末の隣接端末以外の非隣接端末からその非隣接端末の隣接端末のネットワークアドレス（マルチホップ無線通信網上のアドレスであり、例えば、ＩＰアドレス）を含むデータを受信する。例えば、端末Ａの受信制御部１０１ａは、経路構築用データの一部（又は全部）として、自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃ以外の非隣接端末Ｄ等からその非隣接端末Ｄの隣接端末Ｂ，Ｆのネットワークアドレスを含むデータ（パケット化されたデータ）を受信する。
送信制御部１０１ｂは、自端末の非隣接端末に対して自端末の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを送信する。例えば、端末Ａの送信制御部１０１ｂは、自端末Ａの非隣接端末Ｄ等に対して自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃのネットワークアドレスを含むデータ（パケット化されたデータ）を送信する。第１通信手段１０１としては、例えば、ＰＨＳ電話機（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）又は携帯電話機など、基地局２００を介して通信（パケット通信）を行える通信装置を用いることが可能である。このように第１通信手段による通信を基地局２００を介して行うことにより、基地局２００の電源を利用することができるため、各端末ＡからＦにおいては比較的小電力でより遠くの端末との間で隣接端末情報を送受信することが可能となっている。
第２通信手段１０２は、自端末の隣接端末との間で、少なくとも隣接端末情報以外の情報を第１速度よりも高速の第２速度（例えば、１１Ｍｂｐｓ）で送受信するための装置である。即ち、第２通信手段１０２は、伝送速度が高く電波到達距離が短い（第１電波到達距離より短い第２電波到達距離を有する）通信方式を用いる装置である。より詳細には、第２通信手段１０２は、マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達可能範囲内に位置する端末（以下隣接端末という）との間で通信するためのものである。隣接端末情報以外の情報としては、経路構築用データの一部（又は全部）以外のデータがある。
第２通信手段１０２は、受信制御部１０２ａ、及び、送信制御部１０２ｂを備えている。受信制御部１０２ａは、経路構築用データの一部（又は全部）以外のデータとして、自端末の隣接端末からその隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信する。例えば、端末Ａの受信制御部１０２ａは、経路構築用データの一部（又は全部）以外のデータとして、自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃからその隣接端末Ｂ，Ｃのネットワークアドレスを含むデータ（ＨＥＬＬＯパケット）を受信する。
送信制御部１０２ｂは、自端末の隣接端末に対して自端末のネットワークアドレスを含むデータを送信する。例えば、端末Ａの送信制御部１０２ｂは、自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃに対して自端末Ａのネットワークアドレスを含むデータ（ＨＥＬＬＯパケット）を送信する。第２通信手段１０２としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線ＬＡＮ １１Ｍｂｐｓ ｍｏｄｅ等の高速無線ＬＡＮ装置を用いることが可能である。なお、第２通信手段１０２としても、ＰＨＳ電話機又は携帯電話機などの通信装置を用いることが可能である。
ＨＥＬＬＯパケット生成部１０３は、ある一定周期ごとに、自端末のネットワークアドレスを周囲に知らせるために、自端末のネットワークアドレスを含むＨＥＬＬＯパケットと呼ぶパケットを生成するためのものである。例えば、端末ＡのＨＥＬＬＯパケット生成部１０３は、自端末Ａのネットワークアドレスを含むＨＥＬＬＯパケットを生成する。
隣接端末リストテーブル管理部１０４は、第１通信手段１０１によって経路構築用データの一部（又は全部）として受信した、自端末の非隣接端末の隣接端末のネットワークアドレス、及び、第２通信手段によって経路構築用データの一部（又は全部）以外のデータとして受信した、自端末の隣接端末のネットワークアドレスを、隣接端末リストテーブル１０５に登録するためのものである。
隣接端末リストテーブル１０５は、隣接端末リストテーブル管理部１０４によって、自端末の非隣接他端末の隣接端末のネットワークアドレス、及び、自端末の隣接端末のネットワークアドレスが登録されるテーブルである。ＦＩＧ．３は、隣接端末リストテーブル１０５のデータ構造を示している。これは端末Ａが持つ隣接端末リストテーブル１０５である。
隣接端末リストテーブル１０５は、中心端末アドレス１０５ａ、隣接端末アドレス１０５ｂ、及び、有効期限１０５ｃによって構成されている。中心端末アドレス１０５ａには、マルチホップ無線通信網に包含される、自端末を含めた端末ＡからＦまでのアドレスが登録される。隣接端末アドレス１０５ｂには、中心端末アドレス１０５ａに登録された端末の隣接端末のアドレスが登録される。隣接端末アドレス１０５ｂは、自端末の隣接端末から隣接端末リスト広告パケットを受信すると更新される。また、隣接端末アドレス１０５ｂは、自端末の非隣接端末からその非隣接端末の隣接端末のアドレスを受信すると更新される。
有効期限１０５ｃには、中心端末アドレス１０５ａ及び隣接端末アドレス１０５ｂに登録された内容が削除される時刻が登録される。有効期限１０５ｃには、隣接端末アドレス１０５ｂが更新されるごとに、新たな有効期限が設定される。テーブルの各項の要素は、有効期限１０５ｃに設定された有効期限に達した場合（要素が更新されてから一定時間が経過した場合）削除される。
最短経路計算部１０６は、隣接端末リストテーブル１０５に登録されたデータに基づいて各端末（マルチホップ無線通信網に包含される自端末以外の端末）へのマルチホップ無線通信網上の経路を構築するためのものである。
経路テーブル１０７は、最短経路計算部１０６によって構築された経路を登録するためのテーブルである。ＦＩＧ．４は、経路テーブル１０７のデータ構造を示している。これは、端末Ａが持つ経路テーブル１０７の例である。
経路テーブル１０７は、宛先端末アドレス１０７ａ、中継端末アドレス１０７ｂ、距離１０７ｃ、及び、有効期限１０７ｄによって構成されている。
宛先端末アドレス１０７ａには、マルチホップ無線通信網に包含される自端末以外の端末のアドレスが登録される。中継端末アドレス１０７ｂには、宛先端末アドレス１０７ａに登録された端末（以下、宛先端末という）へのマルチホップ無線通信網上の経路、即ち、宛先端末に最短経路で到達するために、自端末からのパケットを次に送信（中継）すべき端末のアドレスが登録される。例えば、自端末Ａは、宛先端末Ｆにパケットを送信する場合、経路テーブル１０７を参照することにより、自端末Ａからのパケットを端末Ｂに送信すればよいことを把握できる。
距離１０７ｃは、自端末から宛先端末までのホップ数を示している。有効期限１０７ｄには、宛先端末アドレス１０７ａ、中継端末アドレス１０７ｂ、及び、距離１０７ｃに登録された内容が削除される時刻が登録される。各項の要素は、有効期限１０７ｄに設定された有効期限に達した場合（更新されてから一定期間が経過した場合）削除される。
隣接端末リスト広告パケット生成部１０８は、隣接端末リストテーブル１０５から自端末の隣接端末リストを読み出して、これをペイロードに含むパケットを生成するためのものである。データパケット生成・処理部１０９は、主に、経路テーブル１０７を参照して自端末の隣接端末のアドレスを決定し、その決定したアドレス宛のパケット（データパケット等）を生成等するためのものである。また、データ生成・処理部１０９は、第２通信手段１０２から受信したデータパケット等のうち自端末宛のものを自端末内に取り込む。
次に、上記構成の無線通信システムにおける動作についてＦＩＧ．２を参照しながら説明する。以下の説明においては第１通信手段がＰＨＳ電話機であり、第２通信手段が高速無線ＬＡＮ装置であるものとして説明する。なお、以下の説明においては端末Ａから端末Ｆに対しデータパケットを送信する場合の動作例について説明するが、他の端末間においても同様である。
（１）ＨＥＬＬＯパケットの送信
端末Ａは、自端末Ａのネットワークアドレスを周囲に知らせるために、ある一定周期ごとに、ＨＥＬＬＯパケット生成部１０３によって、自端末Ａのネットワークアドレスを含むＨＥＬＬＯパケットを生成する。端末Ａは、その生成されたＨＥＬＬＯパケットを第２通信手段１０２によって第２速度で周囲の端末、即ち自己（第２通信手段１０２）の電波到達可能範囲内に位置する端末に向けて送信する（Ｓ１００）。同様に、端末ＢからＦも、ある一定周期ごとに、自端末のネットワークアドレスを含むＨＥＬＬＯパケットを生成し、この生成されたＨＥＬＬＯパケットを第２速度で周囲の端末、即ち自己（第２通信手段１０２）の電波到達可能範囲内に位置する端末に送信する。
（２）ＨＥＬＬＯパケットの受信
端末Ａは、周囲の端末ＢからＦから第２速度で送信されるＨＥＬＬＯパケットを第２通信手段１０２によって受信する（Ｓ１０１）。本実施形態においては、端末Ａは、比較的近くに配置されている端末、即ち自己（第２通信手段１０２）の電波到達可能範囲内に位置する端末（自端末の隣接端末）Ｂ，Ｃから個々に送信されるＨＥＬＬＯパケット（端末Ｂ，Ｃのネットワークアドレスが含まれている）を受信するものとする。
周囲の端末Ｂ，ＣからＨＥＬＬＯパケットを受信した端末Ａは、その受信したＨＥＬＬＯパケットから隣接端末のアドレスを抽出する。ここでは、隣接端末のアドレスとして端末Ｂ，Ｃのアドレスが抽出される。端末Ａは、隣接端末リストテーブル管理部１０４によって、その抽出された隣接端末Ｂ，Ｃのアドレスを自端末Ａのアドレスに対応付けて隣接端末リストテーブル１０５に登録する（Ｓ１０３）。具体的には、中心端末アドレス１０５ａに自端末Ａのアドレスを登録し、隣接端末アドレス１０５ｂにその抽出された端末Ｂ，Ｃのネットワークアドレスを登録する（ＦＩＧ．３参照）。また、中心端末アドレス１０５ａに端末Ｂ、端末Ｃのアドレスを登録し、隣接端末アドレス１０５ｂに自端末Ａのアドレスを登録する。
同様に、端末ＢからＦも周囲の端末、即ち自己（第２通信手段１０２）の電波到達可能範囲内に位置する端末からＨＥＬＬＯパケットを受信し、その受信したＨＥＬＬＯパケットから隣接端末のアドレスを抽出し、その抽出された隣接端末のアドレスを自端末のアドレスに対応付けて隣接端末リストテーブル１０５に登録する。なお、各端末ＡからＦは、自端末の隣接端末から送信されたＨＥＬＬＯパケットを受信しても、他の端末に転送しない。
（３）隣接端末リスト広告パケットの送信
端末Ａは、ある一定周期ごとに、隣接端末リスト広告パケット生成部１０８によって、隣接端末リストテーブル１０５から自端末Ａの隣接端末リストを読み出して（Ｓ１０４）、これをペイロードに含むパケット（少なくとも自端末Ａのアドレス、及び、自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃのアドレスを含む）を生成する。端末Ａは、その生成されたパケット（以下、隣接端末リスト広告パケットと呼ぶ。）を第１通信手段１０１によって第１速度で基地局２００を介して周囲の端末、即ちマルチホップ無線通信網に包含される他の端末に向けて送信する（Ｓ１０５）。
これとともに、端末Ａは、その隣接端末リスト広告パケットを第２通信手段１０２によっても第２速度で周囲の端末、即ち自己（第２通信手段１０２）の電波到達可能範囲内に位置する端末に向けて送信する。図２中の「自端末のみに関する隣接端末リストの広告パケット」のブロックから第１及び第２送信手段１０１及び１０２にそれぞれ延びる点線の２本の矢印は、このことを意味している。
このように、隣接端末リスト広告パケットを、第１通信手段１０１だけでなく、第２通信手段１０２によっても送信することとしたのは、第１通信手段は基地局を経由しての通信であるため伝送遅延が生ずることがあるからである。従って、例えば、図１に示すマルチホップ無線通信網において、端末Ｂと新たな端末Ｂ‘とが入れ替わったとしても、端末Ｃは、端末Ａから第２通信手段１０２によって送信される隣接端末リスト広告パケット（新たな端末Ｂ’のアドレスを含む）を受信できるので、仮に、第１通信手段による通信に遅延が生じたとしても、迅速に隣接端末リスト広告パケットを取得できる。
端末ＢからＦも、端末Ａと同様に、一定周期ごとに、隣接端末リスト広告パケット（少なくとも自端末のアドレス、及び、自端末の隣接端末のアドレスを含む）を生成し、この生成された隣接端末リスト広告パケットを周囲の端末、即ちマルチホップ無線通信網に包含される他の端末に向けて第１速度で基地局２００を介して送信する。この隣接端末リスト広告パケットの送信周期は、ＨＥＬＬＯパケットの送信周期よりも大きく設定するものとする。これとともに、端末ＢからＦは、その隣接端末リスト広告パケットを第２通信手段１０２によっても第２速度で周囲の端末、即ち自己（第２通信手段１０２）の電波到達可能範囲内に位置する端末に向けて送信する。
（４）隣接端末リスト広告パケットの受信
端末Ａは、周囲の全ての端末から送信される隣接端末リスト広告パケットを第１通信手段１０１によって受信する（Ｓ１０６）。本実施形態においては、端末Ａは、比較的遠くに配置されている自端末の隣接端末以外の非隣接端末Ｄ，Ｅ，Ｆ、及び、比較的近くに配置されている自端末の隣接端末Ｂ，Ｃから個々に送信される隣接端末リスト広告パケット（少なくとも送信元端末アドレス、及び、送信元端末の隣接端末のアドレスを含む）を受信するものとする。ただし、端末Ａは、端末Ｂ，Ｃから受信した隣接端末リスト広告パケットについては、隣接端末リストテーブル１０５に登録することなく破棄する。
自端末の非隣接端末から隣接端末リスト広告パケットを受信した端末Ａは、その受信した隣接端末リストからその非隣接端末の隣接端末のアドレスを抽出する。例えば、端末Ａは、非隣接端末Ｄから隣接端末リスト広告パケット（少なくとも非隣接端末Ｄ、及び、非隣接端末Ｄの隣接端末Ｂ，Ｆのアドレスを含む）を受信した場合、その受信した隣接端末リスト広告パケットから、非隣接端末Ｄのアドレス、及び、非隣接端末Ｄの隣接端末Ｂ，Ｆのアドレスを抽出する。端末Ａは、隣接端末リストテーブル管理部１０４によって、その抽出された非隣接端末Ｄのアドレス、及び、非隣接端末Ｄの隣接端末Ｂ，Ｆのアドレスを隣接端末リストテーブル１０５に登録する（Ｓ１０７）。
具体的には、中心端末アドレス１０５ａに非隣接端末Ｄのアドレスを登録し、隣接端末アドレス１０５ｂに非隣接端末Ｄの隣接端末Ｂ，Ｆのアドレスを登録する。また、中心端末アドレス１０５ａが端末Ｂである隣接端末アドレス１０５ｂに端末Ｄのアドレスを追加登録する。自端末Ａの非隣接端末Ｅ，Ｆから隣接端末リスト広告パケットを受信した場合も同様である。なお、各端末ＡからＦは、隣接端末リスト広告パケットを受信しても、他の端末に転送しない。
（５）経路テーブルの生成・更新
隣接端末リストテーブル１０５のデータが登録又は更新されると、その度に、隣接端末リストテーブル管理部１０４から経路計算部１０６にテーブル更新が通知される（Ｓ１０８）。経路計算部１０６は、その通知を受けると隣接端末リストテーブル１０５から全要素を読み出して、ダイクストラのアルゴリズムを用い、マルチホップ無線ネットワーク内で、自端末Ａから到着可能な端末がどれであるかを認識し、それぞれの端末に対して、自端末Ａからの最短経路を計算する。即ち、経路計算部１０６は、隣接端末リストテーブル１０５に登録されている自端末Ａの非隣接端末のアドレスと自端末Ａの隣接端末のアドレスとに基づいて、マルチホップ無線通信網上の端末（自端末以外の端末）への経路を構築する。経路計算部１０６は、これをもとに、経路テーブル１０７の要素を生成／更新する（Ｓ１０９）。
（６）データパケットの送信・受信
ここでは、データパケット（経路構築用データ以外のデータをパケット化したもの）の送信元端末を発信端末、データパケットの最終的な宛先の端末を宛先端末と呼ぶ。
端末Ａが自端末Ａを発信端末として端末Ｆ宛にデータパケットを送る場合、端末Ａは、データパケットを次に中継する端末のアドレスを決定する。具体的には、端末Ａは、データパケット生成・処理部１０９によって経路テーブル１０７を参照して（Ｓ１１０）、自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃのアドレスを決定する（Ｓ１１１）。端末Ａは、データパケットを第２通信手段１０２によって、隣接端末Ｂ又はＣに向けて第２速度で送信する（Ｓ１１２）。即ち、端末Ａは、第２通信手段１０２によって、自端末Ａの隣接端末Ｂ，Ｃに対して、経路計算部１０６によって構築された経路に従って、データパケットを送信する。
例えば、端末Ａが隣接端末Ｂを指定してデータパケットを送った場合、端末Ｂは、自端末Ｂの第２通信手段１０２によってデータパケットを受信する。データパケットを受信した端末Ｂは、データパケットの宛先端末が端末Ｆであるため、自端末Ｂの経路テーブル１０７を参照して、データパケットをさらに次に中継する端末のアドレスを決定する。ここでは、次に中継する端末のアドレスとして、自端末Ｂの隣接端末Ｄのアドレスを決定することになる。端末Ｂは、データパケットを自端末Ｂの第２通信手段１０２によって、その決定された隣接端末Ｄに向けて送信する。
端末Ｄは、自端末Ｄの第２通信手段１０２によってデータパケットを受信する。端末Ｄは、データパケットの宛先端末が端末Ｆであるため、同様に、自端末Ｄの経路テーブル１０７を参照して、データパケットをさらに次に中継する端末のアドレスを決定する。ここでは、次に中継する端末のアドレスとして、自端末Ｄの隣接端末Ｆのアドレスを決定することになる。端末Ｄは、データパケットを自端末Ｄの第２通信手段１０２によって、その決定された隣接端末Ｆに向けて送信する。
端末Ｆは、自端末Ｆの第２通信手段１０２によってデータパケットを受信する。端末Ｆは、データパケットの宛先端末が自端末Ｆであるため、そのデータパケットをさらに中継することなく、自端末Ｆに取り込むことになる。このようにして、端末Ａからのデータパケットが最終的に端末Ｆに到着する。
以上のように、上記構成の無線通信システムによれば、複数の端末を包含するマルチホップ無線通信網において、端末数が多くなり相互に送受すべき制御パケット（本実施の形態においては、第１通信手段１０１によって送受信される）が増加したとしても、データパケット（本実施の形態においては第２通信手段１０２によって送受信される）のスループットが制限されないことになる。
ここで、上記構成の無線通信システムの特徴についてＦＩＧ．６を参照しながらより詳細に説明する。ＦＩＧ．６は、従来の無線通信システムの概略システム構成を説明するための図である。
従来方式では、各端末は一つ無線装置のみをもつことを前提としている。ＦＩＧ．１に対応する、従来方式の全体構成図はＦＩＧ．６になる。従来技術と本実施形態における無線通信システムとの最も大きな相違点は、隣接端末リスト広告パケットを送信する際の動作にある。従来技術では、自端末の隣接端末リストだけでなく、今まで受信した他の端末の隣接端末リストも含めなければならない。一方、本実施形態における無線通信システムでは、自端末の隣接端末リストのみを記載すればよい。
これは、隣接端末リストを広告する処理において、従来方式では、ある端末が送信する制御パケットの内容を、受け取った端末がさらに他の端末に転送することで広告を実現するのに対して、本実施形態における無線通信システムでは互いに直接通信が可能な低速無線装置を用いて隣接端末リスト広告パケットを送信し、パケットを直接全ての端末に届けることで広告を実現する。
つまり本実施形態における無線通信システムでは、自分以外の隣接端末の情報を他に転送する必要がない。このことから、隣接端末リスト広告パケットの情報量は従来方式と比べて削減できる。以上の動作により本実施形態における無線通信システムでは、制御パケットの送信に伴う処理量を削減できる。また制御情報の広告に伴う遅延時間が従来方式よりも短いため、端末の移動速度が高く端末間通信リンクの変動が激しい場合でも、各端末が認識する最短経路の正確性が向上する。
次に上記無線通信システムの変形例についてＦＩＧ．５を参照しながら説明する。ＦＩＧ．５は、上記無線通信システムの変形例の概略システム構成を説明するための図である。
本変形例の無線通信システムにおいては、第１通信手段１０１として、少なくとも自端末の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で基地局２００を介することなく直接送受信することができるものを用いている点が上記実施の形態と相異する。その他の構成については上記無線通信システムと同様である。このような第１通信手段１０１としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ無線ＬＡＮ １Ｍｂｐｓ ｍｏｄｅ等の低速無線ＬＡＮ装置を用いることが可能である。
なお、ＦＩＧ．５において、点線の両矢印で結ばれた２つの端末（例えば、端末Ａと端末Ｄ）は、第２通信手段１０２によっては互いに直接通信できないが、第１通信手段１０１によって互いに直接通信が可能な端末対であることを示している。この場合の端末間の距離は例えば屋外で１５０ｍ−５００ｍである。また、実線の両矢印で結ばれた２つの端末（例えば、端末Ａと端末Ｂ）は、第２通信手段１０２によって互いに直接通信が可能な端末対であることを示している。この場合の端末間の距離は例えば屋外で１５０ｍ程度である。
また、上記実施の形態においては、第１及び第２通信手段１０１、１０２がそれぞれ単独の通信装置（ＰＨＳ等の低速の通信装置及び高速無線ＬＡＮ装置）として構成されている例について説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、第１及び第２通信手段１０１、１０２を含む単独の通信装置を用いることも可能である。この場合、この単独の通信装置は、第１通信手段による通信（自端末と自端末の非隣接端末との間の通信）と第２通信手段による通信（自端末と自端末の隣接端末との間の通信）とを切り換えながら通信を行うことになる。
切り換えのタイミングとしては、例えば、ＨＥＬＬＯパケット生成部１０３や隣接端末リスト広告パケット生成部１０８やデータパケット生成・処理部１０９からそれぞれのパケットを送信する前に切り換え信号を発行し、この切り換え信号を受けた単独の通信装置が第１通信手段による通信と第２通信手段による通信を切り換えることが考えられる。このようにすれば、前記第１及び第２通信手段をそれぞれ単独の通信装置として構成する場合に比べて、無線通信装置を安価に製造できる。
また、上記実施形態においては、端末がノートパソコンやＰＤＡのような移動可能な情報端末である場合を例に説明したが、この端末が車両やオートバイ等の移動体に搭載されて移動可能となっている場合であってもよいことは無論である。
また、上記実施形態においては、隣接端末リスト広告パケットは第１及び２通信手段１０１及び１０２の両方によって送信されるように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、伝送遅延を問題としないので有れば、隣接端末リスト広告パケットは第１通信手段１０１によってのみ送信するようにしてもよい。この場合、図２中の「自端末のみに関する隣接端末リストの広告パケット」のブロックから第２送信手段１０２に延びる点線の矢印は不要となる。
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。このため、上記の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、これらの記載によって本発明が限定的に解釈されるものではない。
産業上の利用可能性
本発明によれば、複数の端末を包含するマルチホップ無線通信網において、端末（中継端末）数が多くなり相互に送受すべき制御パケット（隣接端末情報）が増加したとしても、データパケット（隣接端末情報以外の情報）のスループットが制限されないことになる。
【図面の簡単な説明】
ＦＩＧ．１は、本発明の実施の形態である無線通信システムの概略システム構成を説明するための図である。
ＦＩＧ．２は、主に、本発明の実施の形態である無線通信システムに包含される端末のハード構成を説明するための図である。
ＦＩＧ．３は、本発明の実施の形態である無線通信システムに包含される端末Ａが保持する隣接端末リストテーブルのデータ構造例である。
ＦＩＧ．４は、本発明の実施の形態である無線通信システムに包含される端末Ａが保持する経路テーブルのデータ構造を示している。
ＦＩＧ．５は、本発明の実施の形態である無線通信システムの変形例の概略システム構成を説明するための図である。
ＦＩＧ．６は、従来の無線通信システムの概略システム構成を説明するための図である。

Claims (25)

1. マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信装置であって、
   自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信する第１通信手段と、
   自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する第２通信手段とを備える、無線通信装置。
2. 前記第１通信手段は、自己の非隣接端末からその非隣接端末の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信し、自己の非隣接端末に対して自己の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを送信する、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第２通信手段は、自己の隣接端末からその隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信し、自己の隣接端末に対して自己のネットワークアドレスを含むデータを送信する、請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１通信手段によって受信される非隣接端末の隣接端末のネットワークアドレスと、前記第２通信手段によって受信される隣接端末のネットワークアドレスとを含む経路構築用データに基づいて、マルチホップ無線通信網上の経路を構築する経路構築手段をさらに備え、
   前記第２通信手段は、自己の隣接端末に対して、前記経路構築手段によって構築された経路に従って、前記経路構築用データ以外のデータを送信する、請求項１から３のいずれかに記載の無線通信装置。
5. 前記第１通信手段は、自己の非隣接端末との間で、前記隣接端末情報を基地局を介して送受信する、請求項１から４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 前記第１及び第２通信手段はそれぞれ単独の通信装置として構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の無線通信装置。
7. 前記第１及び第２通信手段を含む単独の通信装置をさらに備え、
   前記通信装置は、前記第１通信手段による通信と前記第２通信手段による通信とを切り換えながら通信を行う、請求項１から６のいずれかに記載の無線通信装置。
8. マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信システムであって、
   各端末が、
   自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信する第１通信手段と、
   自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する第２通信手段とを備える、無線通信システム。
9. マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信方法であって、
   各端末が自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信し、
   各端末が自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する、無線通信方法。
10. マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末との間で無線通信を行う無線通信装置を搭載した車両であって、
    前記無線通信装置は、
    自己の隣接端末以外の非隣接端末との間で、隣接端末情報を第１速度で送受信する第１通信手段と、
    自己の隣接端末との間で、少なくとも前記隣接端末情報以外の情報を前記第１速度よりも高速の第２速度で送受信する第２通信手段とを備える車両。
11. マルチホップ無線通信網に包含される無線通信端末であって、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備え、
    前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、
    前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、無線通信端末。
12. 前記第２無線通信手段の通信速度は、前記第１無線通信手段の通信速度よりも高速である、請求項１１に記載の無線通信端末。
13. 前記第１無線通信手段は、前記他の端末から、その端末のネットワークアドレス及びその端末の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信し、前記他の端末に対して、自己のネットワークアドレス及び自己の隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを送信する、請求項１１に記載の無線通信端末。
14. 前記第２無線通信手段は、自己の隣接端末から、その隣接端末のネットワークアドレスを含むデータを受信し、自己の隣接端末に対して、自己のネットワークアドレスを含むデータを送信する、請求項１３に記載の無線通信端末。
15. 前記隣接端末の情報は、前記マルチホップ無線網上の経路を構築するための経路構築用データである、請求項１１に記載の無線通信端末。
16. 前記経路構築用データは、少なくとも前記第１無線通信手段によって受信される前記他の端末の隣接端末のネットワークアドレスを含む、請求項１５に記載の無線通信端末。
17. 前記経路構築用データに基づいて、前記マルチホップ無線通信網上の経路を構築する経路構築手段をさらに備える、請求項１５又は１６に記載の無線通信端末。
18. 前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末に対して、前記経路構築手段によって構築された経路に従って、前記経路構築用データ以外のデータを送信する、請求項１７に記載の無線通信端末。
19. 前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で、前記隣接端末の情報を基地局を介して送受信する、請求項１１に記載の無線通信端末。
20. 前記第２無線通信手段は、さらに前記自己の隣接端末との間で、前記隣接端末の情報を送受信する、請求項１９に記載の無線通信端末。
21. 前記第１及び第２無線通信手段はそれぞれ単独の通信装置として構成されている、請求項１２に記載の無線通信端末。
22. 前記第１及び第２無線通信手段を含む単独の通信装置をさらに備え、
    前記通信装置は、前記第１無線通信手段による通信と前記第２無線通信手段による通信とを切り換えながら通信を行う、請求項１２に記載の無線通信端末。
23. マルチホップ無線通信網に包含される複数の端末からなる無線通信システムであって、
    前記各端末が、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備え、
    前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、
    前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、無線通信システム。
24. マルチホップ無線通信網に包含される無線通信端末であって、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備える無線通信端末が、前記他の端末との間で無線通信を行う無線通信方法であって、
    前記無線通信端末が、前記第１無線通信手段によって前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、
    前記無線通信端末が、前記第２無線通信手段によって前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、無線通信方法。
25. マルチホップ無線通信網に包含される無線通信端末を搭載した車両であって、
    前記無線通信端末は、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末との間で前記マルチホップ無線通信網を介さずに通信する第１無線通信手段と、
    前記マルチホップ無線通信網に包含される他の端末のうち自己の電波到達範囲内に位置する端末である自己の隣接端末との間で通信する第２無線通信手段とを備え、
    前記第１無線通信手段は、前記他の端末との間で隣接端末の情報を送受信し、
    前記第２無線通信手段は、前記自己の隣接端末との間で少なくとも前記隣接端末の情報以外の情報を送受信する、車両。

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