JP4372585B2 - 移動端末装置およびマルチホップ無線システム - Google Patents

Description

本発明は、固定的な基地局や中継局を設定せず、一時的に送信ノードまたは中継ノードとして機能してネットワークを構築する移動端末装置およびマルチホップ無線システムに関するものである。

従来から、固定的な基地局や中継局を設定することなく、移動端末装置を一時的に送信ノードまたは中継ノードとして機能させてネットワークを構築するマルチホップ無線システムに関する種々の技術が考えられている。

特許文献１には、マルチホップ無線ネットワーク内の伝送において、送信ノードから宛先ノードまでのホップ数によって転送パケットサイズを変更して、ホップ数に応じた優先制御によってパケットを送信することにより、伝送するホップ数に応じた最大のスループットを得るとともに、ホップ数の違いによる伝送するスループットの格差を解消する送信ノード、中継ノードおよび通信システムに関する技術が開示されている。

具体的には、パケットを送信する送信ノードと、受信したパケットを中継する複数の中継ノードによって通信システムを構成し、送信ノードは、宛先ノードと次ノードと宛先ノードまでのホップ数とが定義される経路テーブルと、ホップ数に対応したパケットサイズが定義されている対応テーブルとを備え、データの送信要求を受けると、データを送信する宛先ノードに基づいて、経路テーブルから宛先ノードまでのホップ数を検出して、検出したホップ数によって対応テーブルからパケットサイズを決定して、送信するデータをフラグメント化してパケットを送信する。

中継ノードは、宛先ノードと次ノードと宛先ノードまでのホップ数とが定義される経路テーブルと、ホップ数に対応する複数のキューを備え、受信したパケットの送信元ノードと宛先ノードに基づいて経路テーブルを検索して中継に必要なホップ数を取得し、取得したホップ数に対応するキューに受信したパケットを振り分けて、予め定められた優先制御に基づいてキューからパケットを取り出して送信する。

特開２００３−２７３３８号公報

特許文献１に記載の従来技術の送信ノードおよび中継ノードは、ホップ数によって優先度を決定するようにしているので、パケットからホップ数を検出しなければならない。しかしながら、パケットからホップ数を検出するためにはルーティングプロトコルの情報が必要であり、ルーティングプロトコルが異なるシステムに対応する場合には、解析処理を変更しなければならないという問題があった。また、ルーティングプロトコルの解析処理を行うために、転送処理に時間がかかってしまうという問題があった。さらに、ホップ数によって優先度を決定する必要がなく、中継・非中継のレベルで優先度を決定すればよい場合には、処理が重たいという問題があった。

また、特許文献１に記載の従来技術の中継ノードは、ホップ数によって優先度を決定するために、送信元から宛先までの経路テーブル（経路情報）を用いている。しかしながら、テーブル駆動型やＩＥＦＴ ＭＡＮＥＴ（Internet Engineering Task Force Mobile Ad-hoc NETwork）のＡＯＤＶ (Ad-hoc On-Demand Distance Vector)などのルーティングプロトコルでは中継ノードが経路情報を保持しているが、ＤＳＲ（Dynamic Source Routing）など中継ノードが経路情報を保持していないルーティングプロトコルの場合、ホップ数を検出することは難しい。すなわち、経路情報を用いている特許文献１に記載の従来技術は、中継ノードに経路情報を持たないルーティングプロトコルに対応することができないという問題があった。

また、特許文献１に記載の従来技術の送信ノードおよび中継ノードで構成される通信システム（マルチホップ無線システムのネットワーク）は、中継ノードによって転送される中継フロー(中継ノードが受信して送信するパケット）に関してはホップ数が多いほど優先的に送信される。しかしながら、ホップ数が多いほど優先的に送信されるのは中継ノードとしての動作であり、マルチホップ無線システムのネットワーク内の複数の中継ノードが連携して動作しているわけではない。すなわち、特許文献１に記載の従来技術では、マルチホップ無線システムのネットワーク全体として優先制御がなされていないという問題があった。

この発明は上記に鑑みてなされたもので、ルーティングプロトコルに依存することなく、中継フローを優先制御してネットワーク全体での通信帯域を制御する移動端末装置およびマルチホップ無線システムを得ることを目的としている。

上記目的を達成するため、この発明にかかる移動端末装置は、マルチホップ無線システムに適用され、一時的に送信ノードまたは中継ノードとして機能する移動端末装置において、異なる優先度を有し、フローを蓄積する複数のキューと、これら複数のキューの優先度に基づいて蓄積されたフローを送信する多重送信部と、送信すべきフローが自装置が生成した送信フローであるのか、他装置から受信して別の装置に転送する中継フローであるのかを識別して、前記送信フローおよび前記中継フローを予め設定されている優先度のキューに出力するフロー識別部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、フロー識別部が、送信すべきフローが自装置が生成した送信フローであるのか、他装置から受信して別の装置に転送する中継フローであるのかを識別して、送信フローおよび中継フローを予め設定されている優先度のキューに出力し、多重送信部が、複数のキューの優先度に基づいてそれぞれのキューに蓄積されている送信フローおよび中継フローを送信するようにしている。

この発明にかかる移動端末装置によれば、フロー識別部が、送信すべきフローが自装置が生成した送信フローであるのか、他装置から受信して別の装置に転送する中継フローであるのかを識別して、送信フローおよび中継フローを予め設定されている優先度のキューに出力し、多重送信部が、複数のキューの優先度に基づいてそれぞれのキューに蓄積されている送信フローおよび中継フローを送信するようにしているので、ルーティングプロトコルに依存することなく、中継フローを優先制御してネットワーク全体での通信帯域を制御することができる。

以下に、この発明にかかるマルチホップ無線システム、送信ノードおよび中継ノードの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１〜図４を用いてこの発明における実施の形態１を説明する。図１は、この発明における実施の形態１のマルチホップ無線システムのネットワークの構成の一例を示す概略図である。この発明における実施の形態１のマルチホップ無線システムのネットワークは、複数（この場合は５台）の移動端末装置２−１〜２−５で構成される。

図１に示した移動端末装置２−１〜２−５は全て同じ機能を備えている。図２に示した移動端末装置２−１の構成を示すブロック図を参照して移動端末装置の機能を説明する。図２に示した移動端末装置２−１は、送信処理部２１と、受信部２７と、ルーティング制御部２８と、フロー識別部２２と、複数（この場合は３つ）のキュー２３〜２５と、多重送信部２６とを備えている。

送信処理部２１は、送信すべきデータが発生した場合に、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいて送信フローを生成する。受信部２７は、他装置から送信されたフローを受信し、自装置宛のフローであるのか、他装置に中継する中継フローであるのかを識別する。

ルーティング制御部２８は、受信部２７によって受信された中継フローに対してルーティング処理を行う。フロー識別部２２は、送信するフローが送信フローであるのか、中継フローであるのかを識別して、識別の結果に基づいて送信の優先度を決定する。

キュー２３〜２５は、送信すべきフローを蓄積する。キュー２３〜２５は、異なる優先度が設定されており、予め定められた優先制御に基づいて蓄積したフローを多重送信部２６に出力する。ここでは、キュー２３が送信確立大に、キュー２４が送信確立中に、キュー２５が送信確立小に設定されているものとし、設定された送信確立に基づいてキュー２３〜２５に蓄積されたフローが多重送信部２６によって送信される。

つぎに、図３のフローチャートを参照して、この発明における実施の形態１の移動端末装置の動作を説明する。送信すべきデータが発生すると、送信処理部２１は、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成する。送信処理部２１は、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。

受信部２７は、他装置から送信されたフローを受信し、自装置宛のフローであるのか、他装置に中継する中継フローであるのかを識別する。受信したフローが自装置宛のフローである場合には、受信部２７は、図示していない受信処理部に受信したフローを出力し、受信処理部は上位レイヤのデータ処理を行う。

受信したフローが中継フローである場合には、受信部２７は、中継フローをルーティング制御部２８に出力する。ルーティング制御部２８は、中継フローに対してルーティング処理を施して、ルーティング処理を施した中継フローをフロー識別部２２に出力する。

送信フローまたは中継フローが入力されると（ステップＳ１００，Ｓ１１０）、フロー識別部２２は、入力されたフローが送信フローであるのか、中継フローであるのかを識別する（ステップＳ１２０）。フロー識別部２２は、たとえば、送信処理部２１から入力されたフローであれば送信フローであると識別し、ルーティング制御部２８から入力されたフローであれば中継フローであると識別する。

入力されたフローが送信フローであると識別した場合には、フロー識別部２２は、送信フローを優先度の低い送信確立小のキュー２５に出力する（ステップＳ１３０）。入力されたフローが中継フローであると識別した場合には、フロー識別部２２は、中継フローを優先度の高い送信確率大のキュー２３に出力する（ステップＳ１４０）。なお、送信フローと中継フローを出力するキューは、これに限るものではなく、中継フローを送信フローよりも優先度の高いキューに出力すればよい。

多重送信部２６は、設定された送信確率に基づいてキュー２３〜２５に蓄積されたフローを送信する（ステップＳ１５０）。この場合は、中継フローが送信フローよりも優先度の高いキューに蓄積されているので、中継フローが送信フローよりも優先されて出力される。すなわち、中継フローのほうが送信フローよりも送信の機会が多くなる。

つぎに、先の図１を参照して、この発明における実施の形態１のマルチホップ無線システムの動作を、移動端末装置２−１が移動端末装置２−２，２−４を介して移動端末装置２−５にデータを送信し、移動端末装置２−２が移動端末装置２−４を介して移動端末装置２−５にデータを送信し、移動端末装置２−３が移動端末装置２−５にデータを送信する場合を例に挙げて説明する。ここでは、その動作を明確にするために、データを送信する移動端末装置２−１，２−３を送信ノード２−１，２−３とし、データを送信するとともに送信ノード２−１のデータを中継する移動端末装置２−２を送信兼中継ノード２−２とし、データを中継する移動端末装置２−４を中継ノード２−４とし、データを受信する移動端末装置２−５を受信ノード２−５とする。

送信ノード２−１の送信処理部２１は、送信すべきデータが発生すると、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成し、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。送信ノード２−１のフロー識別部２２は、送信処理部２１から入力されたフローであるので送信フローと識別してフローをキュー２５に出力する。送信ノード２−１が生成したフローは、多重送信部２６によって送信フロー１１０として出力される。

送信兼中継ノード２−２の受信部２７は、送信フロー１１０を受信する。送信フロー１１０は受信ノード２−５宛てであるので、受信部２７は中継フローであると識別して、送信フロー１１０をルーティング制御部２８に出力する。送信兼中継ノード２−２のルーティング制御部２８は、送信フロー１１０にルーティング処理を施してフロー識別部２２に出力する。送信フロー１１０はルーティング制御部２８から入力されているので、送信兼中継ノード２−２のフロー識別部２２は、送信フロー１１０は中継フローであると識別して送信フロー１１０をキュー２３に出力する。

一方、送信すべきデータが発生したため、送信兼中継ノード２−２の送信処理部２１は、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成し、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。送信兼中継ノード２−２のフロー識別部２２は、送信処理部２１から入力されたフローであるので送信フローと識別してフローをキュー２５に出力する。

送信兼中継ノード２−２には、送信ノード２−１から送信された送信フロー１１０と、自装置が生成したフローとの２つフローがあり、送信フロー１１０は中継フローとして優先度の高い送信確率大のキュー２３に、自装置が生成したフローは送信フローとして優先度の低い送信確率小のキュー２５に蓄積されている。送信兼中継ノード２−２の多重送信部２６は、キュー２３に蓄積されている送信フロー１１０を中継フロー１２０として自装置が生成したフローより優先して出力し、自装置が生成したフローは送信フロー２１０として出力する。

中継ノード２−４の受信部２７は、中継フロー１２０および送信フロー２１０を受信する。中継フロー１２０および送信フロー２１０は受信ノード２−５宛てであるので、受信部２７は中継フロー１２０および送信フロー２１０は中継フローであると識別して、中継フロー１２０および送信フロー２１０をルーティング制御部２８に出力する。中継ノード２−４のルーティング制御部２８は、中継フロー１２０および送信フロー２１０にルーティング処理を施してフロー識別部２２に出力する。中継フロー１２０および送信フロー２１０はルーティング制御部２８から入力されているので、中継ノード２−４のフロー識別部２２は、中継フロー１２０および送信フロー２１０は中継フローであると識別して、中継フロー１２０および送信フロー２１０をキュー２３に出力する。中継フロー１２０および送信フロー２１０は、中継ノード２−４の多重送信部２６によって、中継フロー１３０および中継フロー２２０として出力される。

一方、送信ノード２−３の送信処理部２１は、送信すべきデータが発生すると、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成し、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。送信ノード２−３のフロー識別部２２は、送信処理部２１から入力されたフローであるので送信フローと識別してフローをキュー２５に出力する。送信ノード２−１が生成したフローは、多重送信部２６によって送信フロー３１０として出力される。

受信ノード２−５の受信部２７は、送信フロー３１０、中継フロー１３０および中継フロー２２０を受信する。送信フロー３１０、中継フロー１３０および中継フロー２２０は、すべて受信ノード２−５宛てのフローであるので、受信部２７は、送信フロー３１０、中継フロー１３０および中継フロー２２０を受信処理部に出力する。

このようにこの実施の形態１では、マルチホップ無線システム内のそれぞれの移動端末装置が、送信ノード、送信兼中継ノード、または中継ノードとして動作する際に、それぞれのノードのフロー識別部２２が、多装置から受信した中継フローを自装置が生成したフローよりも優先度の高い送信確率大のキューに出力して、中継フローの送信機会を多くするようにしているので、ホップ数が多いフローの転送時間を短縮することができる。

また、この実施の形態１では、フロー識別部２２が、自装置が生成したフローであるのか、他装置からの中継フローであるのかを、ホップ数によって識別するのではなく、送信処理部２１から入力されたフローであるのか、ルーティング制御部２８から入力されたフローであるのかによって識別するようにしているので、ルーティングプロトコルに依存することなくフローを識別することができる。また、ホップ数を検出する必要もないため、中継フローの識別処理にかかる時間を短縮することができるとともに、中継のためのバッファの数を少なくすることができる。

なお、この実施の形態１では、送信ノード２−１，２−３、送信兼中継ノード２−２、および中継ノード２−４は、送信フローを優先度の高い送信確率大のキュー２３に蓄積し、中継フローを優先度の低い送信確率小のキュー２５に蓄積するとしたが、それぞれのノード２−１〜２−５のキューの設定が同じである必要はない。たとえば、中継ノード２−４よりも中継フローの数の少ない送信兼中継ノード２−２には中継フローを送信確立中のキュー２４に蓄積し、送信フローを送信確立小のキュー２５に蓄積するように設定し、中継ノード２−４には中継フローを送信確立大のキュー２３に蓄積し、送信フローを送信確立小のキュー２５に蓄積するように設定してもよい。すなわち、マルチホップ無線システム内の各ノード２−１〜２−５が中継フローを蓄積するキューの設定を中継するフローの数、またはトラフィック量によって静的あるいは動的に個別に設定するようにしてもよい。これにより、各ノードが連携してネットワーク全体の優先制御を行なって、ネットワーク全体の通信帯域の制御をより精度よく実現することができる。

また、この実施の形態１のマルチホップ無線システムにＩＥＥＥ８０２．１１Ｗ−ＬＡＮを用いる場合には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅのＭＡＣレイヤのＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式を用いて、トラフィッククラス毎のコンテンション・ウインドウサイズの最小値(CWmin)を変えることにより複数個のトラフィッククラスのキューによって複数段階の送信時間の確率を設定するようにしてもよい。

さらに、この実施の形態１では、フロー識別部２２が、自装置が生成したフローであるのか、他装置からの中継フローであるのかを、送信処理部２１から入力されたフローであるのか、ルーティング制御部２８から入力されたフローであるのかによって識別するようにしたが、フローの識別方法はこれに限るものではない。たとえば、中継するフローがＩＰパケットである場合には、ＩＰアドレスやＩＰヘッダ内の通過可能なノードの残り数を示す生存時間（ＴＴＬ）またはサービス品質を示すサービスタイプ（ＴＯＳ）を用いて中継フローであるのか送信フローであるのかを識別するようにしてもよい。あるいは、中継するフローがＭＡＣフレームである場合、ＭＡＣアドレスやＭＡＣヘッダ内の情報を用いて中継フローであるのか送信フローであるのかを識別するようにしてもよい。これにより、転送データ以外には、ルーティングプロトコルとの情報を用いることなく、優先制御を行なうことができる。

さらにまた、この実施の形態１では、マルチホップ無線システム内のすべての移動端末装置が、送信ノードおよび中継ノードとして動作するものとした。しかしながら、マルチホップ無線システム内のすべての移動端末装置が中継ノードの機能を備える必要はない。たとえば、送信だけを行なう場合、図４に示すように、図２に示した移動端末装置２−１から受信部２７およびルーティング制御部２８を削除して、自装置がフローを送信するために必要な、送信処理部２１、フロー識別部２２、キュー２３〜２５、および多重送信部２６のみを備えるようにしてもよい。これにより、移動端末装置の部品点数や制御プログラムのステップ数が少なくなり、装置のコストを下げることができる。もちろん、受信部２７を備え、受信部２７が自装置宛てのフロー以外は廃棄して、中継機能であるルーティング制御部２８のみを削除してもよい。

実施の形態２．
図５を用いて、この発明における実施の形態２を説明する。実施の形態１では、他装置から受信した中継フローを自装置が生成した送信フローより優先度の高いキューに蓄積して、中継フローの送信機会を多くするようにした。この実施の形態２では、実施の形態１とは反対に、自装置が生成した送信フローを他装置から受信した中継フローよりも優先度の高いキューに蓄積して、送信フローの送信機会を多くするものである。

この発明における実施の形態２のマルチホップ無線システムおよび移動端末装置は、図１および図２に示した実施の形態１のマルチホップ無線システムおよび移動端末装置と同じであるので、ここではその説明を省略する。

図５のフローチャートを参照して、この実施の形態２の移動端末装置の動作を説明する。送信すべきデータが発生すると、送信処理部２１は、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成する。送信処理部２１は、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。

受信部２７は、他装置から送信されたフローを受信し、自装置宛のフローであるのか、他装置に中継する中継フローであるのかを識別する。受信したフローが自装置宛のフローである場合には、受信部２７は、図示していない受信処理部に受信したフローを出力し、受信処理部は上位レイヤのデータ処理を行う。

受信したフローが中継フローである場合には、受信部２７は、中継フローをルーティング制御部２８に出力する。ルーティング制御部２８は、中継フローに対してルーティング処理を施して、ルーティング処理を施した中継フローをフロー識別部２２に出力する。

送信フローまたは中継フローが入力されると（ステップＳ２００，Ｓ２１０）、フロー識別部２２は、入力されたフローが送信フローであるのか、中継フローであるのかを識別する（ステップＳ２２０）。フロー識別部２２は、たとえば、送信処理部２１から入力されたフローであれば送信フローであると識別し、ルーティング制御部２８から入力されたフローであれば中継フローであると識別する。

入力されたフローが送信フローであると識別した場合には、フロー識別部２２は、送信フローを優先度の高い送信確立大のキュー２３に出力する（ステップＳ２３０）。入力されたフローが中継フローであると識別した場合には、フロー識別部２２は、中継フローを優先度の低い送信確率小のキュー２５に出力する（ステップＳ２４０）。なお、送信フローと中継フローを出力するキューは、これに限るものではなく、送信フローを中継フローよりも優先度の高いキューに出力すればよい。

多重送信部２６は、設定された送信確率に基づいてキュー２３〜２５に蓄積されたフローを送信する（ステップＳ２５０）。この場合は、送信フローが中継フローよりも優先度の高いキューに蓄積されているので、送信フローが中継フローよりも優先されて出力される。すなわち、送信フローのほうが中継フローよりも送信の機会が多くなる。

つぎに、先の図１を参照して、この発明における実施の形態２のマルチホップ無線システムの動作を、移動端末装置２−１が移動端末装置２−２，２−４を介して移動端末装置２−５にデータを送信し、移動端末装置２−２が移動端末装置２−４を介して移動端末装置２−５にデータを送信し、移動端末装置２−３が移動端末装置２−５にデータを送信する場合を例に挙げて説明する。ここでは、その動作を明確にするために、データを送信する移動端末装置２−１，２−３を送信ノード２−１，２−３とし、データを送信するとともに送信ノード２−１のデータを中継する移動端末装置２−２を送信兼中継ノード２−２とし、データを中継する移動端末装置２−４を中継ノード２−４とし、データを受信する移動端末装置２−５を受信ノード２−５とする。

送信ノード２−１の送信処理部２１は、送信すべきデータが発生すると、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成し、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。送信ノード２−１のフロー識別部２２は、送信処理部２１から入力されたフローであるので送信フローと識別してフローをキュー２３に出力する。送信ノード２−１が生成したフローは、多重送信部２６によって送信フロー１１０として出力される。

送信兼中継ノード２−２の受信部２７は、送信フロー１１０を受信する。送信フロー１１０は受信ノード２−５宛てであるので、受信部２７は中継フローであると識別して、送信フロー１１０をルーティング制御部２８に出力する。送信兼中継ノード２−２のルーティング制御部２８は、送信フロー１１０にルーティング処理を施してフロー識別部２２に出力する。送信フロー１１０はルーティング制御部２８から入力されているので、送信兼中継ノード２−２のフロー識別部２２は、送信フロー１１０は中継フローであると識別して送信フロー１１０をキュー２５に出力する。

一方、送信すべきデータが発生したため、送信兼中継ノード２−２の送信処理部２１は、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成し、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。送信兼中継ノード２−２のフロー識別部２２は、送信処理部２１から入力されたフローであるので送信フローと識別してフローをキュー２３に出力する。

送信兼中継ノード２−２には、送信ノード２−１から送信された送信フロー１１０と、自装置が生成したフローとの２つフローがあり、送信フロー１１０は中継フローとして優先度の低い送信確率小のキュー２５に、自装置が生成したフローは送信フローとして優先度の高い送信確率大のキュー２３に蓄積されている。送信兼中継ノード２−２の多重送信部２６は、キュー２３に蓄積されている自装置が生成した送信フローを送信フロー２１０として送信ノード２−１から受信した送信フロー１１０より優先して出力し、送信フロー１１０を中継フロー１２０として出力する。

中継ノード２−４の受信部２７は、中継フロー１２０および送信フロー２１０を受信する。中継フロー１２０および送信フロー２１０は受信ノード２−５宛てであるので、受信部２７は中継フロー１２０および送信フロー２１０は中継フローであると識別して、中継フロー１２０および送信フロー２１０をルーティング制御部２８に出力する。中継ノード２−４のルーティング制御部２８は、中継フロー１２０および送信フロー２１０にルーティング処理を施してフロー識別部２２に出力する。中継フロー１２０および送信フロー２１０はルーティング制御部２８から入力されているので、中継ノード２−４のフロー識別部２２は、中継フロー１２０および送信フロー２１０は中継フローであると識別して、中継フロー１２０および送信フロー２１０をキュー２５に出力する。中継フロー１２０および送信フロー２１０は、中継ノード２−４の多重送信部２６によって、中継フロー１３０および中継フロー２２０として出力される。

一方、送信ノード２−３の送信処理部２１は、送信すべきデータが発生すると、ルーティング制御部２８が有する情報に基づいてフローを生成し、生成したフローをフロー識別部２２に出力する。送信ノード２−３のフロー識別部２２は、送信処理部２１から入力されたフローであるので送信フローと識別してフローをキュー２３に出力する。送信ノード２−１が生成したフローは、多重送信部２６によって送信フロー３１０として出力される。

受信ノード２−５の受信部２７は、送信フロー３１０、中継フロー１３０および中継フロー２２０を受信する。送信フロー３１０、中継フロー１３０および中継フロー２２０は、すべて受信ノード２−５宛てのフローであるので、受信部２７は、送信フロー３１０、中継フロー１３０および中継フロー２２０を受信処理部に出力する。

このようにこの実施の形態２では、マルチホップ無線システム内のそれぞれの移動端末装置が、送信ノード、送信兼中継ノード、または中継ノードとして動作する際に、それぞれのノードのフロー識別部２２が、自装置が生成した送信フローを多装置から受信した中継フローよりも優先度の高い送信確率大のキューに出力して、自装置が生成した送信フローの送信機会を多くするようにしているので、中継フローが多い場合でも送信フローの待機時間を短縮して、確実に送信することができる。

また、この実施の形態２では、フロー識別部２２が、自装置が生成したフローであるのか、他装置からの中継フローであるのかを、ホップ数によって識別するのではなく、送信処理部２１から入力されたフローであるのか、ルーティング制御部２８から入力されたフローであるのかによって識別するようにしているので、ルーティングプロトコルに依存することなくフローを識別することができる。また、ホップ数を検出する必要もないため、中継フローの識別処理にかかる時間を短縮することができるとともに、中継のためのバッファの数を少なくすることができる。

なお、この実施の形態２では、送信ノード２−１，２−３、送信兼中継ノード２−２、および中継ノード２−４は、送信フローを優先度の低い送信確率小のキュー２５に蓄積し、中継フローを優先度の高い送信確率大のキュー２３に蓄積するとしたが、それぞれのノード２−１〜２−５のキューの設定が同じである必要はない。たとえば、中継ノード２−４よりも中継フローの数の少ない送信兼中継ノード２−２には中継フローを送信確立中のキュー２４に蓄積し、送信フローを送信確立大のキュー２３に蓄積するように設定し、中継ノード２−４には中継フローを送信確立小のキュー２５に蓄積し、送信フローを送信確立大のキュー２３に蓄積するように設定してもよい。すなわち、マルチホップ無線システム内の各ノード２−１〜２−５が中継フローを蓄積するキューの設定を中継するフローの数、またはトラフィック量によって静的あるいは動的に個別に設定するようにしてもよい。これにより、各ノードが連携してネットワーク全体の優先制御を行なって、ネットワーク全体の通信帯域の制御をより精度よく実現することができる。

また、この実施の形態２のマルチホップ無線システムにＩＥＥＥ８０２．１１Ｗ−ＬＡＮを用いる場合には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅのＭＡＣレイヤのＦＤＣＡ方式を用いて、トラフィッククラス毎のコンテンション・ウインドウサイズの最小値（CWmin）を変えることにより複数個のトラフィッククラスのキューによって複数段階の送信時間の確率を設定するようにしてもよい。

さらに、この実施の形態２では、フロー識別部２２が、自装置が生成したフローであるのか、他装置からの中継フローであるのかを、送信処理部２１から入力されたフローであるのか、ルーティング制御部２８から入力されたフローであるのかによって識別するようにしたが、フローの識別方法はこれに限るものではない。たとえば、中継するフローがＩＰパケットである場合には、ＩＰヘッダ内のＩＰアドレス、ＴＴＬまたはＴＯＳを用いて中継フローであるのか送信フローであるのかを識別するようにしてもよい。ＭＡＣフレームの場合、ＭＡＣアドレスまたはＭＡＣヘッダ内の情報を用いて、中継フローであるのか送信フローであるのかを識別するようにしてもよい。これにより、転送データ以外には、ルーティングプロトコルとの情報を用いることなく、優先制御を行なうことができる。

実施の形態３．
図６〜図１０を用いてこの発明における実施の形態３を説明する。図６は、この発明における実施の形態３のマルチホップ無線システムのネットワークの構成の一例を示す概略図である。この発明における実施の形態３のマルチホップ無線システムのネットワークは、複数（この場合は５台）の移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５と、ネットワークＱｏＳ管理装置６と、ネットワーク課金管理装置７とを備えている。

移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５は、ネットワークＱｏＳ管理装置６と直接、または移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５を介して接続されて相互通信が可能であり、ネットワークＱｏＳ管理装置６とネットワーク課金管理装置７とも直接、または移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５を介して接続されて相互通信が可能となっている。

図６に示した移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５は全て同じ機能を備えている。図７に示した移動端末装置２ａ−１の構成を示すブロック図を参照して移動端末装置の機能を説明する。図６に示した移動端末装置２ａ−１は、図２に示した移動端末装置２−１のフロー識別部２２の代わりにフロー識別部２２ａを備えている。図２に示した移動端末装置２−１と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

フロー識別部２２ａは、フロー識別部２２ａの送信するフローが送信フローであるのか、中継フローであるのかを識別して、識別の結果に基づいて送信の優先度を決定する機能に加えて、中継フローを優先した場合には、中継フローの送信元に対して優先したことをネットワークＱｏＳ管理装置６に通知するフローを生成するフロー生成要求を送信処理部２１に出力する機能を備えている。フロー生成要求には、優先したフローの送信元を識別する送信元情報が含まれている。

送信処理部２１は、フロー生成要求を受けると、フロー生成要求に含まれる送信元情報含む優先実行通知のフローを生成して、生成した優先実行通知のフローをフロー識別部２２ａに出力する。

ネットワークＱｏＳ管理装置６は、マルチホップ無線システム内の移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５を統括的に管理する。図８は、図６に示したネットワークＱｏＳ管理装置６の構成を示すブロック図である。ネットワークＱｏＳ管理装置６は、送信部６１と、受信部６２と、制御部６３と、優先情報記憶部６４とを備えている。

受信部６２は、移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５およびネットワーク課金管理装置７からのデータを受信して、受信したデータを制御部６３に出力する。送信部６１は、制御部６３からのデータを移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５およびネットワーク課金管理装置７に送信する。

優先情報記憶部６４には、マルチホップ無線システム内の移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５が送信フローおよび中継フローをどのキューに蓄積するのかが記憶される。すなわち、優先情報記憶部６４には、移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５のフロー識別部２２ａによって振り分けられる送信フローおよび中継フローの優先度が記憶される。

制御部６３は、マルチホップ無線システム内のトラフィックを監視して、監視したトラフィックと、優先情報記憶部６４に記憶されている移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５の送信フローおよび中継フローの優先度に基づいて、移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５の送信フローおよび中継フローの優先度を変更するなどして、マルチホップ無線システム内のＱｏＳを管理する。また、制御部６３は、移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５から優先実行通知を受信すると、ネットワーク課金管理装置７に受信した優先実行通知を課金通知として送信する。

ネットワーク課金管理装置７は、ネットワークＱｏＳ管理装置６から課金通知に基づいてマルチホップ無線システム内の移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５の課金情報を管理する。図９は、図６に示したネットワーク課金管理装置７の構成を示すブロック図である。ネットワーク課金管理装置７は、送信部７１と、受信部７２と、制御部７３と、課金情報記憶部７４とを備えている。

受信部７２は、ネットワーク課金管理装置７からのデータを受信して、受信したデータを制御部６３に出力する。送信部７１は、制御部７３からのデータをネットワーク課金管理装置７に送信する。

課金情報記憶部７４には、移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５に対応してそれぞれの課金情報が記憶される。制御部７３は、課金通知を受けると、課金情報記憶部７４に記憶されている課金通知に含まれる送信元の移動端末装置２ａ−１〜２ａ−５の課金情報に予め定められている課金料金を加算して、加算した値を新たな課金情報として課金情報記憶部７４に記憶させる。

つぎに、図１０のシーケンス図を参照して、この発明における実施の形態３のマルチホップ無線システムの課金動作を、移動端末装置２ａ−１が移動端末装置２ａ−２，２ａ−４を介して移動端末装置２ａ−５にデータを送信し、移動端末装置２ａ−２が移動端末装置２ａ−４を介して移動端末装置２ａ−５にデータを送信する場合を例に挙げて説明する。ここでは、その動作を明確にするために、データを送信する移動端末装置２ａ−１を送信ノード２ａ−１，２ａ−３とし、データを送信するとともに送信ノード２ａ−１のデータを中継する移動端末装置２ａ−２を送信兼中継ノード２ａ−２とし、データを中継する移動端末装置２ａ−４を中継ノード２ａ−４とし、データを受信する移動端末装置２ａ−５を受信ノード２ａ−５とする。また、各ノード２ａ−１〜２ａ−５のフロー識別部２２ａには、ネットワークＱｏＳ管理装置６によって中継フローは送信フローよりも優先度の高いキューに出力することが予め設定されているものとする。

送信ノード２ａ−１は、受信ノード２ａ−５宛の送信フロー１１１を送信する。送信フロー１１１を受信すると、送信兼中継ノード２ａ−２は、送信フロー１１１は受信ノード２ａ−５宛てであるので優先度の高いキューに蓄積する。また、送信兼中継ノード２ａ−２は、自装置が生成した送信フローを優先度の低いキューに蓄積する。これにより、送信フロー１１１は、送信兼中継ノード２ａ−２が生成した送信フローより優先されて中継フロー１２１として送信される。送信兼中継ノード２ａ−２が生成した送信フローは、送信フロー２１１として送信される。

送信ノード２ａ−２のフロー識別部２２ａは、送信フロー１１１を優先度の高いキューに蓄積して送信すると、送信フロー１１１の送信元である送信ノード２ａ−１を送信元情報としてフロー生成要求を送信処理部２１に出力する。フロー生成要求を受けると、送信ノード２ａ−２の送信処理部２１は、送信元情報を含む優先実行通知のフローを生成して、生成した優先実行通知のフローをフロー識別部２２ａに出力する。

送信ノード２ａ−２のフロー識別部２２ａは、優先実行通知のフローは自装置が生成した送信フローであるので優先度の低いキューに蓄積する。優先実行通知のフロー３１１は、多重送信部２６によってネットワークＱｏＳ管理装置６に送信される。

送信ノード２ａ−２からの優先実行通知のフロー３１１を受信部６２を介して受信すると、ネットワークＱｏＳ管理装置６の制御部６３は、優先実行通知を課金通知３２１として送信部６１を介してネットワーク課金管理装置７に送信する。

課金通知３２１を受信部７２を介して受信すると、ネットワーク課金管理装置７の制御部７３は、課金情報記憶部７４から課金通知３２１に含まれる送信元である送信ノード２ａ−１の課金情報を読み出して、読み出した課金情報に予め定められた課金料金を加算する。制御部７３は、課金料金を加算した課金情報を課金情報記憶部７４に記憶させる。

一方、中継ノード２ａ−４の受信部２７は、中継フロー１２１および送信フロー２１１を受信する。中継フロー１２１および送信フロー２１１は受信ノード２ａ−５宛てであるので、中継フロー１２１および送信フロー２１１は、優先度の高いキューに蓄積して、多重送信部２６によって中継フロー１３１および中継フロー２２１として受信ノード２ａ−５に送信される。

中継ノード２ａ−４のフロー識別部２２ａは、中継フロー１２１および送信フロー２１１を優先度の高いキューに蓄積して送信すると、中継フロー１２１の送信元である送信ノード２ａ−１を送信元情報とするフロー生成要求と、送信フロー２１１の送信元である送信中継ノード２ａ−２を送信元情報とするフロー生成要求とを送信処理部２１に出力する。中継ノード２ａ−４の送信処理部２１は、送信ノード２ａ−１を送信元情報とする優先実行通知のフローと、送信兼中継ノード２ａ−２を送信元情報とする優先実行通知のフローとを生成して、生成した優先実行通知のフローをフロー識別部２２ａに出力する。

中継ノード２ａ−４のフロー識別部２２ａは、優先実行通知のフローは自装置が生成した送信フローであるので優先度の低いキューに蓄積する。優先実行通知のフロー３１２、３１３は、多重送信部２６によってネットワークＱｏＳ管理装置６に送信される。

中継ノード２ａ−４からの優先実行通知のフロー３１２、３１３を受信部６２を介して受信すると、ネットワークＱｏＳ管理装置６の制御部６３は、優先実行通知を課金通知３２２，３２３として送信部６１を介してネットワーク課金管理装置７に送信する。

課金通知３２２，３２３を受信部７２を介して受信すると、ネットワーク課金管理装置７の制御部７３は、課金情報記憶部７４から課金通知３２２に含まれる送信元である送信ノード２ａ−１の課金情報を読み出して、読み出した課金情報に予め定められた課金料金を加算する。制御部７３は、課金料金を加算した課金情報を課金情報記憶部７４に記憶させる。また、制御部７３は、課金情報記憶部７４から課金通知３２３に含まれる送信元である送信兼中継ノード２ａ−２の課金情報を読み出して、読み出した課金情報に予め定められた課金料金を加算する。制御部７３は、課金料金を加算した課金情報を課金情報記憶部７４に記憶させる。

受信ノード２ａ−５の受信部２７は、中継フロー１３１および中継フロー２２１を受信する。中継フロー１３１および中継フロー２２１は、どちらも受信ノード２ａ−５宛てのフローであるので、受信部２７は、中継フロー１３１および中継フロー２２１を受信処理部に出力する。

このようにこの実施の形態３では、マルチホップ無線システム内のそれぞれの移動端末装置が、送信ノード、送信兼中継ノード、または中継ノードとして動作する際に、他ノードからのフローを優先して中継した場合、送信元を含む優先実行通知をネットワークＱｏＳ管理装置６を介して課金通知としてネットワーク課金管理装置７に通知して、優先制御を受けたノードに課金するようにしているので、優先制御を有料のサービスとして提供することができる。

なお、この実施の形態３では、ノード２ａ−１およびノード２ａ−２が優先制御のサービスを受ける例を挙げて説明したが、たとえば、ノード２ａ−１は優先制御のサービスに加入しており、ノード２ａ−２は優先制御のサービスに加入していない場合には、ネットワークＱｏＳ管理装置６が、優先制御のサービスに加入しているノード２ａ−１が送信元である中継フローのみを優先度の高いキューに蓄積するように各ノード２ａ−１〜２ａ−５のフロー識別部２２ａに設定するようにしてもよい。この場合、中継ノード２ａ−４のフロー識別部２２ａは、中継フローの送信元を識別して、送信元が送信ノード２ａ−１である中継フロー１２１を優先度の高いキューに出力し、送信元が送信兼中継ノード２ａ−２である送信フロー２１１を優先度の低いキューに出力する。すなわち、優先制御のサービスに加入している送信ノード２ａ−１のフローだけが優先制御され、サービスを受けたことにより課金される。これにより、優先制御の差別化を実現して、有料のサービスとしての価値を付加することができる。

また、ネットワークＱｏＳ管理装置６の制御部６３は、優先実行通知と優先実行通知の送信元のノードの情報とを課金通知としてネットワーク課金管理装置７に通知するようにし、優先制御を行なったノードがクレジットとして貯金しておき、自ノードが他ノードに優先制御を実行してもらった場合に、貯金分から清算するようにしてもよい。

また、この実施の形態３では、マルチホップ無線システムを例にあげて説明したが、アドホック無線システムであってもかまわない。

以上のように、この発明にかかる移動端末装置は、マルチホップ無線システムに有用であり、特に、マルチホップ無線システムのネットワーク全体の優先制御に適している。

この発明における実施の形態１のマルチホップ無線システムのネットワークの構成の一例を示す概略図である。 図１に示した移動端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 この発明における実施の形態１の移動端末装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示した移動端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 この発明における実施の形態２の移動端末装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明における実施の形態３のマルチホップ無線システムのネットワークの構成の一例を示す概略図である。 図６に示した移動端末装置の構成を示すブロック図である。 図６に示したネットワークＱｏＳ管理装置の構成を示すブロック図である。 図６に示したネットワーク課金管理装置の構成を示すブロック図である。 この発明における実施の形態３のマルチホップ無線システムの動作を説明するためのシーケンス図である。

符号の説明

２−１，２−２，２−３，２−４，２−５，２ａ−１，２ａ−２，２ａ−３，２ａ−４，２ａ−５ 移動端末装置
６ ネットワークＱｏＳ管理装置
７ ネットワーク課金管理装置
２１ 送信処理部
２２，２２ａ フロー識別部
２３，２４，２５ キュー
２６ 多重送信部
２７，６２，７２ 受信部
２８ ルーティング制御部
６１，７１ 送信部
６３，７３ 制御部
６４ 優先情報記憶部
７４ 課金情報記憶部
１１０，１１１，２１０，２１１，３１０ 送信フロー
１２０，１３０，１２１，１３１，２２０，２２１ 中継フロー
３１１，３１２，３１３ 優先実行通知
３２１，３２２，３２３ 課金通知

Claims (7)

1. マルチホップ無線システムに適用され、一時的に送信ノードまたは中継ノードとして機能する移動端末装置において、
   異なる優先度を有し、フローを蓄積する複数のキューと、
   これら複数のキューの優先度に基づいて蓄積されたフローを送信する多重送信部と、
   送信すべきフローが自装置が生成した送信フローであるのか、他装置から受信して別の装置に転送する中継フローであるのかを識別して、前記送信フローおよび前記中継フローを予め設定されている優先度のキューに出力するフロー識別部と、
   を備え、
   前記フロー識別部は、
   前記中継フローを前記送信フローよりも優先度の高いキューに出力するように設定されている場合、中継フローが入力されると、当該中継フローを優先度の高いキューに出力するとともに、当該中継フローに含まれる送信元情報を含み、中継フローを優先した旨を示す優先実行通知のフローを、課金管理を行う装置宛の送信フローとして優先度の低いキューに出力する
   ことを特徴とする移動端末装置。
2. 通信品質制御を行うＥＤＣＡ方式による通信を行う場合、前記フロー識別部は、トラヒック・クラス毎のコンテンション・ウインドウサイズを変更することによって中継フローおよび送信フローを蓄積するキューを指定することを特徴とする請求項１に記載の移動端末装置。
3. 前記フロー識別部は、
   ＩＰパケットによる通信を行う場合には、前記ＩＰパケットのＩＰヘッダを解析してＩＰヘッダ内の情報を用いて送信フローであるのか中継フローであるのかを識別し、ＭＡＣフレームによる通信を行う場合には、前記ＭＡＣフレームのＭＡＣヘッダを解析してＭＡＣヘッダ内の情報を用いて送信フローであるのか中継フローであるのかを識別することを特徴とする請求項１または２に記載の移動端末装置。
4. 請求項１〜３の何れか一つに記載の移動端末装置を複数備えてネットワークを構築するマルチホップ無線システム。
5. 前記複数の移動端末装置のトラヒックを監視して、この監視結果に基づいて前記複数の移動端末装置のフロー識別部が送信フローおよび中継フローを蓄積するキューの設定の優先度をそれぞれ個別に変更する制御部、
   を有するネットワークＱｏＳ管理装置、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のマルチホップ無線システム。
6. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の複数の移動端末装置と、
   前記複数の移動端末装置のトラヒックを監視して、この監視結果に基づいて前記複数の移動端末装置のフロー識別部が送信フローおよび中継フローを蓄積するキューの優先度をそれぞれ個別に変更するとともに、前記移動端末装置から優先実行通知を受けると、この優先実行通知を課金通知として送信する制御部、
   を有するネットワークＱｏＳ管理装置と、
   前記移動端末装置毎の課金情報を記憶する課金情報記憶部と、
   前記課金通知を受けると前記課金情報記憶部に記憶されている前記課金通知に含まれる送信元に対応する移動端末装置の課金情報に課金料金を加算する制御部と、
   を有するネットワーク課金管理装置と、
   を備えることを特徴とするマルチホップ無線システム。
7. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の複数の移動端末装置と、
   前記複数の移動端末装置のトラヒックを監視して、この監視結果に基づいて前記複数の移動端末装置のフロー識別部が送信フローおよび中継フローを蓄積するキューの優先度をそれぞれ個別に変更するとともに、前記移動端末装置から優先実行通知を受けると、この優先実行通知とこの優先実行通知の送信元とを課金通知として送信する制御部、
   を有するネットワークＱｏＳ管理装置と、
   前記移動端末装置毎の課金情報を記憶する課金情報記憶部と、
   前記課金通知を受けると前記課金情報記憶部に記憶されている前記課金通知に含まれる優先実行通知の送信元に対応する移動端末装置の課金情報に課金料金を加算するとともに、前記優先実行通知に含まれる送信元に対応する移動端末装置の課金情報から課金料金を減算する制御部と、
   を有するネットワーク課金管理装置と、
   を備えることを特徴とするマルチホップ無線システム。

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