JP4185424B2 - 通信制御方法及び通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、送信元通信端末と、宛先通信端末と、これら送信元通信端末と宛先通信端末との間の通信を中継する１又は複数の中継通信端末とにより構成される通信システムにおける通信制御方法に関する。

無線パケット通信において、パケットの衝突を検知して通信を中断させる方式として、ＩＣＭＡ−ＣＤ（Idle-signal Casting Multiple Access with Collision Detection）方式がある。このＩＣＭＡ−ＣＤ方式は、基地局と移動端末によって構成される集中型ネットワークに適用される。基地局は、移動端末から基地局へ向かうアップリンクのチャネルの状況を監視する。更に、基地局は、その状況に応じて、アイドル、ビジー、ストップの何れかの信号を、基地局から移動局へ向かうダウンリンクを用いて送信する。ここで、アイドル信号は、アップリンクのチャネルが使用されていないことを意味し、ビジー信号は、アップリンクのチャネルが使用されていることを意味し、ストップ信号は、アップリンクのチャネルにおいて、パケットの衝突が発生したことを意味する。移動端末は、アイドル信号を受信した場合にはパケットの送信を開始し、ビジー信号を受信した場合にはパケットの送信を控え、ストップ信号を受信した場合にはパケットの送信を中止する。このように、基地局がアップリンクのチャネルの状況を移動端末へ通知することにより、いわゆる移動端末間の隠れ問題を解決し、更に、ストップ信号によりアップリンクにおけるパケットの衝突を通知することにより、通信の無駄、換言すれば、無線資源の浪費を防ぐことが可能になる。

また、アドホックネットワークにおいて隠れ端末問題を解決するための方式として、ＤＢＴＭＡ（Dual Busy Tone Multiple Access）方式がある。このＤＢＴＭＡ方式では、送信元移動端末及び宛先移動端末の周辺に存在する移動端末の送信を控えさせるために、２つのチャネルが設けられ、２つのビジー信号が用いられる。送信元移動端末は、ＲＴＳ（Request To Send）を送信するのと同時に、ＲＴＳの通信中であることを示す送信ビジー信号を送信する。送信元移動端末の周辺に存在する移動端末は、この送信ビジー信号を受信した場合に送信を控える。これによりＲＴＳの衝突を防止することができる。一方、宛先移動端末がＲＴＳを完全に受信すると、受信完了を示す受信ビジー信号を送信する。送信元移動端末は、この受信ビジー信号を受信するとメッセージの送信を開始する。宛先移動端末は、メッセージの受信を終えるまで、受信ビジー信号の送信を継続する。宛先移動端末の周辺に存在する移動端末は、この受信ビジー信号を受信した場合に送信を控える。これによりメッセージの衝突を防止することができる。

また、送信元移動端末から宛先移動端末までの通信経路を検出する方式として、ＡＯＤＶ（Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing）方式が存在する（例えば、非特許文献１参照）。このＡＯＤＶ方式では、送信元移動端末は、宛先移動端末へメッセージを送信しようとする際に、既存の通信経路に有効なものが存在しない場合、経路探索プロセスにより他の移動端末の位置を把握する。更に、送信元移動端末は、隣接する移動端末（中継移動端末）へ向けて経路要求（ＲＲＥＱ：Route Request）パケットをブロードキャストで送信する。隣接する移動端末は、このＲＲＥＱパケットを受信すると、自身に隣接する他の移動端末（中継移動端末）へＲＲＥＱパケットをブロードキャストで送信する。このようなＲＲＥＱパケットの転送は、宛先移動端末が発見されるまで、若しくは宛先移動端末への十分に新しい通信経路を有する中継移動端末が発見されるまで行われる。

上述したＲＲＥＱパケットの転送において、中継移動端末は、最初のＲＲＥＱパケットを受信した際、そのＲＲＥＱパケットの送信元である移動端末のアドレスをルーティングテーブルに記録する。これにより、送信元移動端末へ向かう通信経路が確立される。その後、中継移動端末は同じＲＲＥＱパケットを受信した場合には、当該ＲＲＥＱパケットを破棄する。宛先移動端末又は宛先移動端末への十分に新しい通信経路を有する中継移動端末は、ＲＲＥＱパケットを受信すると、経路応答（ＲＲＥＰ：Route Reply）パケットをユニキャストで送り返す。
［online］［平成１５年９月５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： http://internet.watch.impress.co.jp/www/column/wp2p/wp2p07.htm＞

ところで、複数の通信端末が存在し、これら複数の通信端末のそれぞれがネットワークを管理する分散型ネットワークでは、送信元通信端末が宛先通信端末までメッセージを転送するために必要な通信経路の探索を行うために要求パケットを送信するが、この際、要求パケットが衝突したり、ネットワーク内をループすることを防止することが必要となる。

しかしながら、上述したＩＣＭＡ−ＣＤ方式は、基地局のみがネットワークを管理する集中型ネットワークに適用されるものであるため、分散型ネットワークには適用できない。しかも、ＩＣＭＡ−ＣＤ方式では、アップリンクとダウンリンクは、それぞれ周波数分割復調（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）方式によって構成され、アップリンクはメッセージ用、ダウンリンクは制御信号用であるため、双方向の通信を行うことができない。また、上述したＤＢＴＭＡ方式は、宛先移動端末若しくは宛先通信端末までの通信経路を有する中継通信端末が、送信元移動端末の通信可能範囲に存在する場合にのみ対応可能であり、宛先移動端末若しくは宛先通信端末までの通信経路を有する中継通信端末が既知でない場合には対応することができない。更に、上述したＡＯＤＶ方式は、無線媒体のアクセスに関わるアクセス制御については、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等の既存のアクセス制御が用いられるため、パケットの衝突が考慮されておらず、宛先移動端末が受信するまで再送が繰り返される。このため、信頼性が低い。

本発明は、上述した問題を解決するものであり、分散型ネットワークにおける通信制御を適切に行うことが可能な通信制御方法及び通信端末を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するために、本発明によれば、送信元通信端末と、宛先通信端末と、前記送信元通信端末と前記宛先通信端末との間の通信を中継することが可能な１又は複数の中継通信端末とにより構成される分散型ネットワークにおける通信制御方法において、前記送信元通信端末は、宛先通信端末までの通信経路を要求するための要求信号を送信し、前記要求信号を受信した中継通信端末は、該要求信号を送信し、前記要求信号を受信した宛先通信端末は、前記送信元通信端末への応答である応答信号を送信し、前記応答信号を受信した中継通信端末は、前記要求信号の送信を中止し、前記応答信号を受信した送信元通信端末は、前記宛先通信端末を発見した旨の発見信号を送信し、前記発見信号を受信した中継通信端末は、前記要求信号の送信を中止する。

また、本発明によれば、宛先通信端末及び１又は複数の中継通信端末とともに分散型ネットワークを構成する送信元通信端末において、前記宛先通信端末までの通信経路を要求するための要求信号を送信する要求信号送信手段と、前記宛先通信端末が前記要求信号の受信に応じて送信する応答信号を受信する応答信号受信手段と、前記応答信号受信手段により応答信号が受信された場合に、前記宛先通信端末を発見した旨の発見信号を送信する発見信号送信手段とを備える。

また、本発明によれば、送信元通信端末において、前記要求信号の衝突を検知する要求信号衝突検知手段と、前記要求信号衝突検知手段により要求信号の衝突が検知された場合に、該要求信号の送信を中断させるための中断信号を送信する中断信号送信手段と、前記中断信号を受信して、前記要求信号の送信を中断した中継通信端末が該要求信号の送信を再開したことにより、該要求信号が受信された場合に、該要求信号を受信中であることを示すビジー信号を送信するビジー信号送信手段とを備える。

また、本発明によれば、送信元通信端末と宛先通信端末との間の通信を中継することが可能な中継通信端末において、前記送信元通信端末が前記宛先通信端末までの通信経路を要求するための要求信号を受信する要求信号受信手段と、前記要求信号受信手段によって受信された要求信号を送信する要求信号送信手段と、前記宛先通信端末が前記要求信号を受信した際の前記送信元通信端末への応答である応答信号を、直接に又は他の中継通信端末を介して受信する応答信号受信手段と、前記応答信号受信手段により応答信号が受信された場合に、前記要求信号の送信を中止する第１の要求信号送信中止手段と、前記送信元通信端末が前記応答信号を受信した場合に送信する、前記宛先通信端末を発見した旨の発見信号を、直接に又は他の中継通信端末を介して受信する発見信号受信手段と、前記発見信号受信手段により発見信号が受信された場合に、前記要求信号の送信を中止する第２の要求信号送信中止手段とを備える。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記要求信号送信手段は、前記要求信号の受信から該要求信号の受信レベルに応じた所定時間が経過した後に、該要求信号を送信する。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記所定時間は、前記要求信号の送信元の通信端末からの距離が長いほど、短くなる。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記要求信号の衝突を検知する要求信号衝突検知手段と、前記要求信号衝突検知手段により要求信号の衝突が検知された場合に、該要求信号の送信を中断させるための中断信号を送信する中断信号送信手段と、前記中断信号を受信して前記要求信号の送信を中断した他の中継通信端末が該要求信号の送信を再開したことにより、該要求信号を受信した場合に、該要求信号を受信中であることを示すビジー信号を送信するビジー信号送信手段とを備える。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記要求信号の送信を中断させるための中断信号を受信する中断信号受信手段と、前記中断信号受信手段により中断信号が受信された場合に、前記要求信号の送信を中断する第１の要求信号送信中断手段と、前記要求信号を受信中であることを示すビジー信号を受信するビジー信号受信手段と、前記ビジー信号受信手段によりビジー信号が受信された場合であって、且つ、前記要求信号の送信が再開されていない場合に、前記要求信号の送信を中止する第３の要求信号送信中止手段とを備える。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記要求信号送信手段により要求信号が送信されていない場合に、信号の送信を中止する第１の信号送信中止手段と、前記要求信号受信手段により要求信号が受信されておらず、且つ、前記応答信号受信手段により応答信号が受信された場合に、信号の送信を中止する第２の信号送信中止手段とを備える。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記要求信号の衝突を検知する要求信号衝突検知手段と、前記要求信号衝突検知手段により要求信号の衝突が検知された場合に、妨害信号を送信する妨害信号送信手段とを備える。

また、本発明によれば、中継通信端末において、妨害信号により信号を受信することができなくなった場合に、前記要求信号の送信を中断する第２の要求信号送信中断手段を備える。

また、本発明によれば、中継通信端末において、前記要求信号送信手段は、前記要求信号を複数の制御信号に分割して送信する機能を備える。

本発明では、中継通信端末は、送信元通信端末からの要求信号を宛先通信端末へ向けて転送するが、宛先通信端末からの応答信号又は送信元通信端末からの発見信号を受信した場合には、既に当該宛先通信端末が要求信号を受信しているため、要求信号の送信を中止する。従って、隠れ端末問題を解決して無駄な送信を防止し、分散型ネットワークにおける通信制御を適切に行うことが可能となる。

本発明によれば、分散型ネットワークにおける通信制御を適切に行うことが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本実施形態における通信端末の構成例を示す図である。同図に示す通信端末は、後述する各実施例において分散型ネットワークの通信システムを構成するものであり、アンテナ１０２と、送受信部１０４と、当該送受信部１０４による送受信を制御する送受信制御部１０６とを備える。更に、送受信制御部１０６は、要求パケット送受信機能１０８、応答パケット送受信機能１１０、発見信号送受信機能１１２、要求パケット衝突検知機能１１４、中断信号送受信機能１１６、ビジー信号送受信機能１１８及び妨害信号送信機能１２０を備える。

以下、複数の通信端末１００によって構成される分散型ネットワークの通信システムについて説明する。
（第１実施例）
図２は、第１実施例における分散型ネットワークの通信システムの構成例を示す図である。同図に示す通信システムは、通信端末１００−１乃至１００−４、通信端末１００−１０１乃至１００−１０４、有線ネットワーク３００により構成される。この通信システムにおいて、通信端末１００−２及び１００−１０２は、有線ネットワーク３００に接続されている。また、同図において、通信エリア２００−１は、通信端末１００−１が通信可能な範囲を示す。同様に、通信エリア２００−２は、通信端末１００−２が通信可能な範囲を示し、通信エリア２００−１０１は、通信端末１００−１０１が通信可能な範囲を示す。

以下、通信端末１００−１及び１００−１０１が送信元通信端末となり、通信端末１００−２が宛先通信端末になり、これら以外の通信端末１００が送信元通信端末１００−１及び１００−１０１と宛先通信端末１００−２との間の通信を中継することが可能な中継通信端末となる場合を例に説明する。

送信元通信端末１００−１内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、宛先通信端末１００−２までの通信経路を確立するための要求パケットを生成し、送受信部１０４へ出力する。送信元通信端末１００−１内の送受信部１０４は、この要求パケットを、アンテナ１０２を介して送信する。

送信元通信端末１００−１に対応する通信エリア２００−１内には、宛先通信端末１００−２と、中継通信端末１００−３及び１００−４が存在する。従って、宛先通信端末１００−２と、中継通信端末１００−３及び１００−４内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、要求パケットを受信し、送受信制御部１０６へ出力する。

中継通信端末１００−３及び１００−４内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、入力された要求パケットを、転送要求パケットとして送受信部１０４へ出力する。中継通信端末１００−３及び１００−４内の送受信部１０４は、この転送要求パケットを、アンテナ１０２を介して送信する。

宛先通信端末１００−２内の送受信制御部１０６の応答パケット送受信機能１１０は、自身が宛先通信端末であるため、要求パケットが入力されると、その応答としての応答パケットを生成し、送受信部１０４へ出力する。宛先通信端末１００−２内の送受信部１０４は、この応答パケットを、アンテナ１０２を介して送信元通信端末１００−１へ送信する。

中継通信端末１００−３内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、応答パケットを受信し、送受信制御部１０６へ出力する。中継通信端末１００−３内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、応答パケットが入力されると、転送要求パケットの送信を中止する。

送信元通信端末１００−１内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、応答パケットを受信し、送受信制御部１０６へ出力する。送信元通信端末１００−１内の送受信制御部１０６の発見信号送受信機能１１２は、自身が送信元通信端末であるため、応答パケットが入力されると、宛先通信端末１００−２を発見した旨の発見信号を生成し、送受信部１０４へ出力する。送信元通信端末１００−１内の送受信部１０４は、この発見信号を、アンテナ１０２を介して送信する。

中継通信端末１００−４内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、発見信号を受信し、送受信制御部１０６へ出力する。中継通信端末１００−４内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、発見信号が入力されると、転送要求パケットの送信を中止する。

一方、送信元通信端末１００−１０１内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、宛先通信端末１００−２までの通信経路を確立するための要求パケットを生成し、送受信部１０４へ出力する。送信元通信端末１００−１０１内の送受信部１０４は、この要求パケットを、アンテナ１０２を介して送信する。

送信元通信端末１００−１０１に対応する通信エリア２００−１０１内には、中継通信端末１００−１０２，１００−１０３及び１００−４が存在する。従って、中継通信端末１００−１０２、１００−１０３及び１００−１０４内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、要求パケットを受信し、送受信制御部１０６へ出力する。

中継通信端末１００−１０２、１００−１０３及び１００−１０４内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、入力された要求パケットを、転送要求パケットとして送受信部１０４へ出力する。中継通信端末１００−１０２、１００−１０３及び１００−１０４内の送受信部１０４は、この転送要求パケットを、アンテナ１０２を介して送信する。

中継通信端末１００−１０２が送信した転送要求パケットは、有線ネットワーク３００を介して宛先通信端末１００−２へ送られる。宛先通信端末１００−２は、転送要求パケットを受信すると、上述と同様、自身が宛先通信端末であるため、応答パケットを送信する。この応答パケットは、有線ネットワーク３００を介して中継通信端末１００−１０２へ送られる。

中継通信端末１００−１０２内の送受信部１０４は、有線ネットワーク３００を介して、応答パケットを受信し、送受信制御部１０６へ出力する。

中継通信端末１００−１０２の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、応答パケットが入力されると、転送要求パケットの送信を中止する。また、中継通信端末１００−１０２の送受信制御部１０６の応答パケット送受信機能１１０は、応答パケットを送受信部１０４へ出力する。送信元通信端末１００−１０２内の送受信部１０４は、この応答パケットを、アンテナ１０２を介して送信元通信端末１００−１０１へ送信する。

送信元通信端末１００−１０１内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、応答パケットを受信し、送受信制御部１０６へ出力する。送信元通信端末１００−１０１内の送受信制御部１０６の発見信号送受信機能１１２は、自身が送信元通信端末であるため、応答パケットが入力されると、発見信号を生成し、送受信部１０４へ出力する。送信元通信端末１００−１０１内の送受信部１０４は、この発見信号を、アンテナ１０２を介して送信する。

送信元通信端末１００−１０１に対応する通信エリア２００−１０１内には、中継通信端末１００−１０３及び１０４が存在する。従って、中継通信端末１００−１０３及び１００−１０４内の送受信部１０４は、アンテナ１０２を介して、発見信号を受信し、送受信制御部１０６へ出力する。中継通信端末１００−１０３及び１００−１０４内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、発見信号が入力されると、転送要求パケットの送信を中止する。

このように、本実施例では、中継通信端末１００は、送信元通信端末１００−１及び１００−１０１からの要求パケットを宛先通信端末１００−２へ向けて転送するが、宛先通信端末１００−２からの応答パケット又は送信元通信端末１００−１及び１００−１０１からの発見信号を受信した場合には、既に当該宛先通信端末１００−２が要求パケットを受信しており、通信経路の確立が可能になっているため、要求パケットの送信を中止する。従って、隠れ端末問題を解決して無駄な送信を防止することができる。
（第２実施例）
第２実施例における分散型ネットワークの通信システムの構成例は、図２に示す通信システムの構成例と同一である。本実施例では、中継通信端末１００は、要求パケット又は転送要求パケットの受信から所定時間（バックオフタイム）が経過した後に、転送要求パケットを送信する。図３は、通信端末１００における要求パケット又は転送要求パケットの受信レベルと、これらパケットの送信元の通信端末１００からの距離との対応を示す図である。同図に示すように、要求パケット又は転送要求パケットを受信する通信端末１００は、送信元の通信端末１００からの距離が離れるほど、その受信における受信レベルが小さくなる。本実施例では、通信端末１００は、受信した要求パケットまたは転送要求パケットの受信レベルが図３に示すＰｒｔｈを超える場合には、コンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の１／２からコンテンションウィンドウズ（登録商標）サイズ（ＣＷ）の間の何れかの値をバックオフタイムとして選択する。一方、通信端末１００は、受信した要求パケットまたは転送要求パケットの受信レベルが図３に示すＰｒｔｈ以下である場合には、０からコンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の１／２の間の何れかの値をバックオフタイムとして選択する。

例えば、図２における、送信元通信端末としての通信端末１００−１０１、中継通信端末としての通信端末１００−１０３及び通信端末１００−１０２において、通信端末１００−１０１と通信端末１００−１０３との間の距離が図３に示すｒ未満であり、通信端末１００−１０１と通信端末１００−１０２との間の距離が図３に示すｒ以上であるものとする。

この場合、送信元通信端末１００−１０１が要求パケットを送信すると、中継通信端末１００−１０３が当該要求パケットを受信した際の受信レベルは図３のＰｒｔｈを超え、中継通信端末１００−１０２が当該要求パケットを受信した際の受信レベルはＰｒｔｈ以下となる。このため、中継通信端末１００−１０３内の送信制御部１０４の要求パケット送受信機能１０８は、要求パケットを受信してから、コンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の１／２からコンテンションウィンドウズ（登録商標）サイズ（ＣＷ）の間の何れかの値に対応するバックオフタイムが経過した後に、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して、転送要求パケットを送信する。一方、中継通信端末１００−１０２内の送信制御部１０４の要求パケット送受信機能１０８は、要求パケットを受信してから、０からコンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の１／２の間の何れかの値に対応するバックオフタイムが経過した後に、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して、転送要求パケットを送信する。

このように、各中継通信端末１００が転送要求パケットを送信するタイミングを異ならせることを可能とすることで、転送要求パケットの衝突を抑制し、無線資源を有効に利用することが可能となる。特に、本実施例では、送信元の通信端末１００からの距離が遠い中継通信端末１００ほど、迅速に転送要求パケットを送信するため、転送要求パケットが宛先通信端末１００に到着するまでの時間を短縮することができる。
（第３実施例）
図４は、第３実施例における分散型ネットワークの通信システムの構成例を示す図である。同図に示す通信システムは、通信端末１００−１１乃至１００−１５、通信端末１００−１０１乃至１００−１０４、有線ネットワーク３００により構成される。同図において、通信エリア２００−１１は、通信端末１００−１１が通信可能な範囲を示す。同様に、通信エリア２００−１５は、通信端末１００−１５が通信可能な範囲を示し、通信エリア２００−１０１は、通信端末１００−１０１が通信可能な範囲を示す。また、図５は、第３実施例における信号の送受信タイミングを示す。

以下、通信端末１００−１１が送信元通信端末となる場合を例に説明する。

送信元通信端末１００−１１内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、要求パケットを生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する（図５の１）。

送信元通信端末１００−１１に対応する通信エリア２００−１１内には、通信端末１００−１２、１００−１３及び１００−１４が存在し、宛先通信端末は存在しない。従って、通信端末１００−１２、１００−１３及び１００−１４は中継通信端末となる。これら中継通信端末１００−１２、１００−１３及び１００−１４は、要求パケットを受信する（図５の２、３及び４）。

ここで、中継通信端末１００−１２及び１００−１３が同一のバックオフタイムを有し、中継通信端末１００−１４がこれら中継通信端末１００−１２及び１００−１３よりも長いバックオフタイムを有しているものとする。この場合、中継通信端末１００−１２及び１００−１３が同時に、中継通信端末１００−１４よりも先に転送要求パケットを送信することになる。即ち、中継通信端末１００−１２及び１００−１３内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、要求パケットの受信からバックオフタイムが経過した後に、要求パケットを分割した転送要求パケットを、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する（図５の５及び６）。

送信元通信端末１００−１１に対応する通信エリア２００−１１及び中継通信端末１００−１５に対応する通信エリア２００−１５内には、中継通信端末１００−１２及び１００−１３が存在する。従って、送信元通信端末１００−１１及び中継通信端末１００−１５には、中継通信端末１００−１２及び１００−１３からの転送要求パケットが到着する（図５の７、８）。

送信元通信端末１００−１１内の送受信制御部１０６の要求パケット衝突検知機能１１４は、中継通信端末１００−１２及び１００−１３からの転送要求パケットの衝突を検知する。そして、宛先通信端末１００−１１内の送受信制御部１０６の中断信号送受信機能１１６は、転送要求パケットの衝突が検知されると、当該転送要求パケットの送信を中断させるための中断信号を生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する（図５の９）。

送信元通信端末１００−１１に対応する通信エリア２００−１１内に存在する中継通信端末１００−１２、１００−１３及び１００−１４は、中断信号を受信する。（図５の１０、１１及び１２）。中継通信端末１００−１２及び１００−１３内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１１８は、中断信号が入力されると、転送要求パケットの送信を中断する。

その後、中継通信端末１００−１２が転送要求パケットの送信を再開したとする（図５の１３）。この場合、送信元通信端末１００−１１、中継通信端末１００−１３及び１００−１５は、中継通信端末１００−１２からの転送要求パケットを受信する（図５の１４、１５及び１６）。

送信元通信端末１００−１１内の送受信制御部１０６のビジー信号送受信機能１１８は、転送要求パケットが入力されると、転送要求パケットを受信中であることを示すビジー信号を生成し、間欠的に受信する転送要求パケットの間に組み込ませた上で、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する（図５の１７）。

中継通信端末１００−１２、１００−１３及び１００−１４は、ビジー信号を受信する（図５の１８、１９及び２０）。中継通信端末１００−１３及び１００−１４内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１１８は、ビジー信号が入力される間、転送要求パケットの送信中断を継続する。一方、既に転送要求パケットの送信を再開している中継通信端末１００−１２内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１１８は、ビジー信号が入力されても、転送要求パケットの送信を継続する。

このように、本実施例では、通信端末１００が転送要求パケットの衝突を検知した場合に、周囲の通信端末１００に対して、当該転送要求パケットの送信を中断させるための中断信号を送信する。そして、この中断信号を受信した通信端末１００は転送要求パケットの送信を中断する。更に、何れかの通信端末１００が転送要求パケットの送信を再開した場合に、その転送要求パケットを受信した通信端末１００は、周囲の通信端末１００に対して、転送要求パケットを受信中であることを示すビジー信号を送信する。そして、このビジー信号を受信した通信端末１００は、転送要求パケットの送信中断を継続する。従って、転送要求パケットの衝突が頻発することを防止することができる。
（第４実施例）
図６は、第１実施例における分散型ネットワークの通信システムの構成例を示す図である。同図に示す通信システムは、通信端末１００−２１乃至１００−２５、通信端末１００−１０１乃至１００−１０４、有線ネットワーク３００により構成される。同図において、通信エリア２００−２１は、通信端末１００−２１が通信可能な範囲を示す。同様に、通信エリア２００−２５は、通信端末１００−２５が通信可能な範囲を示し、通信エリア２００−１０１は、通信端末１００−１０１が通信可能な範囲を示す。

以下、通信端末１００−２１が送信元通信端末となり、通信端末１００−２５が宛先通信端末となり、これら以外の通信端末１００が送信元通信端末１００−２１と宛先通信端末１００−２５との間の通信を中継することが可能な中継通信端末となる場合を例に説明する。

送信元通信端末１００−２１内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、要求パケットを生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する。

送信元通信端末１００−２１に対応する通信エリア２００−２１内には、通信端末１００−２２及び１００−２３が存在し、宛先通信端末１００−２５は存在しない。従って、通信端末１００−２２及び１００−２３は中継通信端末となる。これら中継通信端末１００−２２及び１００−２３は、送信元通信端末１００−２１からの要求パケットを受信する。

ここで、中継通信端末１００−２２が中継通信端末１００−２３よりも長いバックオフタイムを有しているものとする。この場合、中継通信端末１００−２２内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、バックオフタイムの経過後に、入力された要求パケットを、転送要求パケットとして、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する。中継通信端末１００−２２は、転送要求パケットの送信に成功すると、自発状態となる。一方、中継通信端末１００−２３は、要求パケットを受信したが、転送要求パケットを送信していないため、消極状態となる。

宛先通信端末１００−２５に対応する通信エリア２００−２５内には、中継通信端末１００−２２が存在する。従って、中継通信端末１００−２５は、中継通信端末１００−２２からの転送要求パケットを受信する。宛先通信端末１００−２５内の送受信制御部１０６の応答パケット送受信機能１１０は、自身が宛先通信端末であるため、転送要求パケットが入力されると、その応答としての応答パケットを生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する。

自発状態の中継通信端末１００−２２は、この応答パケットを受信し、送信する。一方、消極状態の中継通信端末１００−２３は、応答パケットを受信しても、送信しない。具体的には、中継通信端末１００−２３内の送受信制御部１０６の応答パケット送受信機能１１０は、自身が消極状態であるため、応答パケットの送信を中止する。同様に、中継通信端末１００−２３内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、自身が消極状態であるため、転送要求パケットの送信を中止する。

また、中継通信端末１００−２４は、応答パケットを受信するが、転送要求パケットを受信していないにもかかわらず、応答パケットを受信したため、消極状態となる。この場合、中継通信端末１００−２４内の送受信制御部１０６の応答パケット送受信機能１１０は、自身が消極状態であるため、応答パケットの送信を中止する。

このように、本実施例では、中継通信端末１００は、転送要求パケットを送信した場合に自発状態となり、転送要求パケットを送信していない場合や、転送要求パケットを受信していないにもかかわらず応答パケットを受信した場合には、消極状態となる。そして、消極状態となった中継通信端末１００は、転送要求パケット及び応答パケットの送信を行わないようにすることで、無線資源の効率的利用を図るとともに、転送要求パケットや応答パケットがネットワーク内でループすることが防止される。
（第５実施例）
図７は、第５実施例における分散型ネットワークの通信システムの構成例を示す図である。同図に示す通信システムは、通信端末１００−３１乃至１００−３６、通信端末１００−１０１乃至１００−１０４、有線ネットワーク３００により構成される。同図において、通信エリア２００−３１乃至２００−３６は、それぞれ通信端末１００−３１乃至１００−３６が通信可能な範囲を示す。同様に、通信エリア２００−１０１は、通信端末１００−１０１が通信可能な範囲を示す。

以下、通信端末１００−３１が送信元通信端末となる場合を例に説明する。

送信元通信端末１００−３１内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、要求パケットを生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する。

送信元通信端末１００−３１に対応する通信エリア２００−３１内には、通信端末１００−３２及び１００−３３が存在し、宛先通信端末は存在しない。従って、通信端末１００−３２及び１００−３３は中継通信端末となる。これら中継通信端末１００−３２及び１００−３３は、送信元通信端末１００−３１からの要求パケットを受信し、更に、この要求パケットを、転送要求パケットとして送信する。中継通信端末１００−３２及び１００−３３は、転送要求パケットの送信に成功すると、自発状態となる。

中継通信端末１００−３２に対応する通信エリア２００−３２内には、中継通信端末１００−３４が存在し、中継通信端末１００−３３に対応する通信エリア２００−３３内には、中継通信端末１００−３５が存在し、宛先通信端末は存在しない。従って、通信端末１００−３４及び１００−３５は中継通信端末となり、中継通信端末１００−３２及び１００−３３からの転送要求パケットを受信し、更に送信する。

中継通信端末１００−３４及び１００−３５からの転送要求パケットは、中継通信端末１００−３２及び１００−３３によって受信される。この場合、中継通信端末１００−３２及び１００−３３内の送受信制御部１０６のビジー信号送受信機能１１８は、転送要求パケットを受信中であることを示すビジー信号を生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する。このビジー信号は、中継通信端末１００−３４及び１００−３５によって受信される。

一方、中継通信端末１００−３４に対応する通信エリア２００−３４内と、中継通信端末１００−３５に対応する通信エリア２００−３５内の双方に存在する中継通信端末１００−３６には、中継通信端末１００−３４及び１００−３５からの転送要求パケットが到着する。このため、中継通信端末１００−３６内の送受信制御部１０６の要求パケット衝突検知機能１１４は、転送要求パケットの衝突を検知する。そして、中継通信端末１００−３６内の送受信制御部１０６の妨害信号送信機能１２０は、転送要求パケットの衝突が検知されると、妨害信号を生成し、送受信部１０４及びアンテナ１０２を介して送信する。

この妨害信号により、中継通信端末１００−３４及び１００−３５は、中継通信端末１００−３２及び１００−３３からのビジー信号を受信することができなくなる。この場合、中継通信端末１００−３４及び１００−３５内の送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、転送要求パケットの送信を中断する。

このように、本実施例では、通信端末１００が転送要求パケットの衝突を検知した場合に、周囲の通信端末１００に対して、妨害信号を送信する。そして、この妨害信号により、他の信号を受信することができなくなった通信端末１００は転送要求パケットの送信を中断する。従って、転送要求パケットの衝突が頻発することを防止することができる。

次に、本実施形態の通信端末１００の動作を、フローチャートを参照しつつ、説明する。

図８は、通信端末１００の第１の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、通信端末１００が宛先通信端末又は中継通信端末である場合の動作を示す。

通信端末１００は、要求パケット又は転送要求パケットの受信を開始すると（ステップ１０１）、これらパケットの衝突を検知したか否かを判定する（ステップ１０２）。衝突を検知した場合には、通信端末１００は妨害信号を送信する（ステップ１０３）。一方、衝突を検知しない場合には、通信端末１００は、要求パケット又は転送要求パケットの受信が完了した後に（ステップ１０４）、自身が宛先通信端末であるか否かを判定する（ステップ１０５）。自身が宛先通信端末である場合、通信端末１００は、応答パケットを送信する（ステップ１０６）。

一方、自身が宛先通信端末でない場合、即ち、自身が中継通信端末である場合、通信端末１００は、受信した要求パケット又は転送要求パケットの受信レベルが図３に示すＰｒｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップ１０７）。通信端末１００は、受信レベルが-Ｐｒｔｈ以下である場合には、０からコンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の１／２の間の何れかの値をバックオフタイムとして選択する（ステップ１０８）。一方、受信レベルがＰｒｔｈよりも大きい場合には、通信端末１００は、コンテンションウィンドウサイズ（ＣＷ）の１／２からコンテンションウィンドウズ（登録商標）サイズ（ＣＷ）の間の何れかの値をバックオフタイムとして選択する（ステップ１０９）。

次に、通信端末１００は、バックオフタイムが０であるか否かを判定する（ステップ１１０）。バックオフタイムが０である場合、通信端末１００は、転送要求パケットの送信を開始する（ステップ１１１）。更に、通信端末１００は、ビジー信号を受信したか否かを判定する（ステップ１１２）。ビジー信号を受信した場合、通信端末１００は、更に、中断信号を受信したか否かを判定する（ステップ１１３）。中断信号を受信していない場合、通信端末１００は、転送要求パケットの送信を完了した後に（ステップ１１５）、自発状態となる。一方、ステップ１１２においてビジー信号を受信していないと判断された場合、又はステップ１１３において中断信号を受信したと判断した場合、通信端末１００は、転送要求パケットの送信を中断し（ステップ１１６）、再び、受信した要求パケット又は転送要求パケットの受信レベルが図３に示すＰｒｔｈよりも大きいか否かの判定（ステップ１０７）以降の動作を繰り返す。

一方、ステップ１１０においてバックオフタイムが０でないと判断した場合、通信端末１００は、チャネルの利用を検出したか否かを判定する（ステップ１１７）。チャネルの利用を検出していない場合、通信端末１００は、更に発見信号を受信したか否かを判定する（ステップ１１８）。発見信号を受信していない場合、通信端末１００は、更に完全な転送要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップ１１９）。完全な転送要求パケットを受信していない場合、通信端末１００は、更にビジー信号を受信したか否かを判定する（ステップ１２１）。ビジー信号を受信していない場合、通信端末１００は、バックオフタイムを減算し（ステップ１２２）、再び、バックオフタイムが０であるか否かの判定（ステップ１１０）以降の動作を繰り返す。

一方、ステップ１１７においてチャネルの利用を検出したと判断した場合、又は、ステップ１２１においてビジー信号を受信したと判断した場合、通信端末１００は、再び受信した要求パケット又は転送要求パケットの受信レベルが図３に示すＰｒｔｈよりも大きいか否かの判定（ステップ１０７）以降の動作を繰り返す。また、ステップ１１８において発見信号を受信したと判断した場合、又は、ステップ１１９において完全な転送要求パケットを受信したと判断した場合、通信端末１００は、消極状態となる（ステップ１２０）。

図９は、通信端末１００の第２の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、通信端末が送信元通信端末又は中継通信端末である場合の動作を示す。

通信端末１００は、転送要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップ２０１）。転送要求パケットを受信した場合には、通信端末１００はビジー信号を送信する（ステップ２０２）。一方、転送要求パケットを受信していない場合には、通信端末１００は、更に転送要求パケットの衝突を検知したか否かを判定する（ステップ２０３）。転送要求パケットの衝突を検知した場合、通信端末１００は、中断信号を送信する（ステップ２０４）。

一方、転送要求パケットの衝突を検知していない場合には、通信端末１００は、更に応答パケットを受信した否かを判定する（ステップ２０５）。応答パケットを受信していない場合には、通信端末１００は、転送要求パケットを受信したか否かの判定する（ステップ２０１）以降の動作を繰り返す。一方、応答パケットを受信した場合には、通信端末１００は発見信号を送信し（ステップ２０６）、自身が送信元通信端末であるか否かを判定する（ステップ２０７）。自身が送信元通信端末である場合には、一連の動作が終了する。一方、自身が送信元通信端末でない場合、即ち、自身が中継通信端末である場合には、通信端末１００は、受信した応答パケットを送信する（ステップ２０８）。

なお、第３実施例では、送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８は、転送要求パケットを分割して送信したが、第１、第２、第４及び第５実施例においても、同様に、送受信制御部１０６の要求パケット送受信機能１０８が、転送要求パケット送信する際、複数の制御パケットに分割して送信し、衝突検出時にこの制御パケット間に中断信号を組み込んで送信しても良い。これにより、衝突検出のために新たなチャネルを設ける必要なく、経路を検索するために利用するチャネルを用いて転送要求パケットの衝突を防ぐと共に、無線リソースを効率的に利用することができる。

通信端末の構成例を示す図である。 第１及び第２実施例における通信システムの構成例を示す図である。 受信レベルと距離との関係を示す図である。 第３実施例における通信システムの構成例を示す図である。 信号の送受信タイミングを示す図である。 第４実施例における通信システムの構成例を示す図である。 第５実施例における通信システムの構成例を示す図である。 通信端末の第１の動作を示すフローチャートである。 通信端末の第２の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 通信端末
１０２ アンテナ
１０４ 送受信部
１０６ 送受信制御部
１０８ 要求パケット送受信機能
１１０ 応答パケット送受信機能１１０
１１２ 発見信号送受信機能
１１４ 要求パケット衝突検知機能
１１６ 中断信号送受信機能
１１８ ビジー信号送受信機能
１２０ 妨害信号送信機能

Claims (12)

1. 送信元通信端末と、宛先通信端末と、前記送信元通信端末と前記宛先通信端末との間の通信を中継することが可能な１又は複数の中継通信端末とにより構成される分散型ネットワークにおける通信制御方法において、
   前記送信元通信端末は、宛先通信端末までの通信経路を要求するための要求信号を送信し、
   前記要求信号を受信した中継通信端末は、該要求信号を送信し、
   前記要求信号を受信した宛先通信端末は、前記送信元通信端末への応答である応答信号を送信し、
   前記応答信号を受信した中継通信端末は、前記要求信号の送信を中止し、
   前記応答信号を受信した送信元通信端末は、前記宛先通信端末を発見した旨の発見信号を送信し、
   前記発見信号を受信した中継通信端末は、前記要求信号の送信を中止し、
   前記要求信号の衝突を検知した送信元通信端末は、該要求信号の送信を中断させるための中断信号を送信する通信制御方法。
2. 宛先通信端末及び１又は複数の中継通信端末とともに分散型ネットワークを構成する送信元通信端末において、
   前記宛先通信端末までの通信経路を要求するための要求信号を送信する要求信号送信手段と、
   前記宛先通信端末が前記要求信号の受信に応じて送信する応答信号を受信する応答信号受信手段と、
   前記応答信号受信手段により応答信号が受信された場合に、前記宛先通信端末を発見した旨の発見信号を送信する発見信号送信手段と、
   前記要求信号の衝突を検知する要求信号衝突検知手段と、
   前記要求信号衝突検知手段により要求信号の衝突が検知された場合に、該要求信号の送信を中断させるための中断信号を送信する中断信号送信手段と、
   を備える送信元通信端末。
3. 請求項２に記載の送信元通信端末において、
   前記中断信号を受信して、前記要求信号の送信を中断した中継通信端末が該要求信号の送信を再開したことにより、該要求信号が受信された場合に、該要求信号を受信中であることを示すビジー信号を送信するビジー信号送信手段と、
   を備える送信元通信端末。
4. 送信元通信端末と宛先通信端末との間の通信を中継することが可能な中継通信端末において、
   前記送信元通信端末が前記宛先通信端末までの通信経路を要求するための要求信号を受信する要求信号受信手段と、
   前記要求信号受信手段によって受信された要求信号を送信する要求信号送信手段と、
   前記宛先通信端末が前記要求信号を受信した際の前記送信元通信端末への応答である応答信号を、直接に又は他の中継通信端末を介して受信する応答信号受信手段と、
   前記応答信号受信手段により応答信号が受信された場合に、前記要求信号の送信を中止する第１の要求信号送信中止手段と、
   前記送信元通信端末が前記応答信号を受信した場合に送信する、前記宛先通信端末を発見した旨の発見信号を、直接に又は他の中継通信端末を介して受信する発見信号受信手段と、
   前記発見信号受信手段により発見信号が受信された場合に、前記要求信号の送信を中止する第２の要求信号送信中止手段と、
   前記要求信号の衝突を検知する要求信号衝突検知手段と、
   前記要求信号衝突検知手段により要求信号の衝突が検知された場合に、該要求信号の送信を中断させるための中断信号を送信する中断信号送信手段と、
   を備える中継通信端末。
5. 請求項４に記載の中継通信端末において、
   前記要求信号送信手段は、前記要求信号の受信から該要求信号の受信レベルに応じた所定時間が経過した後に、該要求信号を送信する中継通信端末。
6. 請求項５に記載の中継通信端末において、
   前記所定時間は、前記要求信号の送信元の通信端末からの距離が長いほど、短くなる中継通信端末。
7. 請求項４乃至６の何れかに記載の中継通信端末において、
   前記中断信号を受信して前記要求信号の送信を中断した他の中継通信端末が該要求信号の送信を再開したことにより、該要求信号を受信した場合に、該要求信号を受信中であることを示すビジー信号を送信するビジー信号送信手段と、
   を備える中継通信端末。
8. 請求項４乃至６の何れかに記載の中継通信端末において、
   前記要求信号の送信を中断させるための中断信号を受信する中断信号受信手段と、
   前記中断信号受信手段により中断信号が受信された場合に、前記要求信号の送信を中断する第１の要求信号送信中断手段と、
   前記要求信号を受信中であることを示すビジー信号を受信するビジー信号受信手段と、
   前記ビジー信号受信手段によりビジー信号が受信された場合であって、且つ、前記要求信号の送信が再開されていない場合に、前記要求信号の送信を中止する第３の要求信号送信中止手段と、
   を備える中継通信端末。
9. 請求項４乃至６の何れかに記載の中継通信端末において、
   前記要求信号送信手段により要求信号が送信されていない場合に、要求信号及び応答信号の送信を中止する第１の信号送信中止手段と、
   前記要求信号受信手段により要求信号が受信されておらず、且つ、前記応答信号受信手段により応答信号が受信された場合に、該応答信号の送信を中止する第２の信号送信中止手段と、
   を備える中継通信端末。
10. 請求項４乃至６の何れかに記載の中継通信端末において、
    前記要求信号の衝突を検知する要求信号衝突検知手段と、
    前記要求信号衝突検知手段により要求信号の衝突が検知された場合に、妨害信号を送信する妨害信号送信手段と、
    を備える中継通信端末。
11. 請求項４乃至６の何れかに記載の中継通信端末において、
    妨害信号により信号を受信することができなくなった場合に、前記要求信号の送信を中断する第２の要求信号送信中断手段を備える中継通信端末。
12. 請求項４に記載の中継通信端末において、
    前記要求信号送信手段は、前記要求信号を複数の制御信号に分割して送信する機能を備える中継通信端末。

Images