JP4391911B2 - 無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法 - Google Patents

無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法 Download PDF

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Description

本発明は、仮想キャリアセンスを行う自律分散型非同期ディジタル無線伝送を行う無線通信システムにおいて、無線チャネル割り当てを制御するための無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法に関する。
自律分散制御を前提とした非同期ディジタル無線伝送方式では、無線信号が互いに到達する無線局間で無線伝送帯域の割当のために何らかの信号を送受信する必要がある。
仮想キャリアセンスを用いる方式とは、送受信を行う無線局同士で、「送信要求信号」と「準備完了信号」とを交換することにより、互いに通信を確立する。また、これらの信号を受信した他の無線局は、受信したこれらの信号に含まれる「送信禁止期間」に基づき、「送信要求信号」の送信を延期する。
尚、上述した従来技術のうち仮想キャリアセンスは、出願人が出願時点で知る限りにおいて文献公知ではない。
また、出願人は出願時点までに本発明に関連する先行技術文献を発見することができなかった。よって、先行技術文献情報を開示していない。
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
上述したような無線局同士が直接通信するのではなく、各無線局の間に位置し、同様の動作を行う無線局が中継動作を行うことにより通信を確立するマルチホップ伝送を行った場合、伝送スループットが大幅に低下する問題がある。
例えば、図１に示すように、無線局１３が無線局１４と「送信要求信号」と「準備完了信号」とを交換し、通信を確立する場合に、これらの信号を受信した無線局１２が「送信禁止状態」に入ったとする。この場合、図２に示すように、無線局１１が無線局１２に「送信要求信号」を送信しても、無線局１２は「送信禁止状態」に入っているため、準備完了信号を無線局１１に返送しない。このため、無線局１１は「送信要求信号」を再送する。
無線局１１が所定回数の「送信要求信号」の再送を行う間、無線局１２の「送信禁止状態」が続いた場合、無線局１１は送信不能として、送信を予定していたデータを破棄する。このデータの破棄により、伝送スループットが大幅に低下する場合がある。
また例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１により構成されるメッシュネットワークでは、通信を行おうとする無線局の位置関係によっては、さらし端末問題が発生する問題がある。
この場合、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定された動作に基づき再送が繰り返される。しかし、再送の繰返しが行われても通信が成立しない場合、パケット損失扱いとなるため、通信品質の低下に結びつく。例えば、図３（ａ）に示すように、無線局１１と無線局１２、および無線局１３と無線局１４とが同様の周波数ｆ１により通信を行う場合について説明する。各無線局からの信号が最も隣接する無線局までしか到来しない場合、無線局１３と無線局１４との通信中は、無線局１１からの通信、例えば無線局１１と無線局１２との通信の品質が著しく低下する。
また、使用できる無線チャネルが複数存在する場合には、さらし端末問題が発生する無線局同士で異なる周波数を用いることにより、この問題を回避することができる。例えば、図３（ｂ）に示すように、無線局１１と無線局１２との通信に、無線局１３と無線局１４との通信で使用される周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２を使用する。
しかし、全ての無線局同士で無作為に無線周波数を設定すると、使用する周波数の数が必要以上に増大する問題がある。
そこで、本発明においては、マルチホップ伝送を行った場合に、伝送スループットの低下を改善することができる無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、さらし端末問題を回避するために必要な周波数の増大を抑えることができる無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の無線周波数割当装置は、
仮想キャリアセンスにより無線帯域の割り当て制御を行う無線通信システムにおける、無線周波数割当装置において、
直接伝送可能なノードのノード情報および該ノード以外の他のノードにおける他ノード情報を収集するノード情報収集部と、
前記ノード情報収集部により収集されたノード情報および他ノード情報に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するかどうかを判定するリンク判定部と、
前記ノード情報収集部により収集されたノードの情報および他ノード情報と、前記リンク判定部によりさらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組と判定されたリンクの組に基づいて、さらし端末問題を回避し、且つ所定のノード間での通信により送信禁止状態となるノードと送信禁止とならないノードとの間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、前記所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定する無線周波数決定部と、
前記無線周波数決定部により決定された無線周波数の情報を送信する送信部と
を有し、
前記リンク判定部は、所定のノードｋ、ｌ、ｍおよびｎに対して、ノードｋはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできないがノードｌはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできる場合、およびノードｍはノードｋおよびノードｌからキャリアセンスできないがノードｎはノードｋおよびｌからキャリアセンスできる場合のいずれか一方に該当する場合、ノードｋとノードｌ間のリンクとノードｍとノードｎ間のリンクをさらし端末が発生する関係にあるリンクの組とする。このような構成とすることにより、伝送スループットの低下を改善することができる。
また、本発明にかかる無線通信システムは、
仮想キャリアセンスにより無線帯域の割り当て制御を行う無線通信システムにおいて、
直接伝送可能なノードのノード情報および該ノード以外の他のノードにおける他ノードの情報を収集するノード情報収集部と、
前記ノード情報収集部により収集されたノード情報および他ノード情報に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するかどうかを判定するリンク判定部と、
前記ノード情報収集部により収集されたノードの情報および他ノード情報と、前記リンク判定部によりさらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組と判定されたリンクの組に基づいて、さらし端末問題を回避し、且つ所定のノード間での通信により送信禁止状態となるノードと送信禁止とならないノードとの間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、前記所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定する無線周波数決定部と
を有し、
前記リンク判定部は、所定のノードｋ、ｌ、ｍおよびｎに対して、ノードｋはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできないがノードｌはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできる場合、およびノードｍはノードｋおよびノードｌからキャリアセンスできないがノードｎはノードｋおよびｌからキャリアセンスできる場合のいずれか一方に該当する場合、ノードｋとノードｌ間のリンクとノードｍとノードｎ間のリンクをさらし端末が発生する関係にあるリンクの組とする。このような構成とすることにより、伝送スループットの低下を改善し、マルチホップ伝送を行うことができる。
また、本発明にかかる無線周波数割当方法は、
仮想キャリアセンスにより無線帯域の割り当て制御を行う無線通信システムにおける、無線周波数割当方法において、
直接伝送可能なノードのノード情報を収集するノード情報収集ステップと、
他のノードにおける他ノードの情報を受信する他ノード情報受信ステップと、
前記ノード情報収集ステップにより収集されたノード情報および他ノード情報受信ステップにより受信した他ノード情報に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するかどうかを判定するリンク判定ステップと、
前記ノード情報収集ステップにより収集されたノード情報および他ノード情報受信ステップにより受信した他ノード情報と、前記リンク判定ステップによりさらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組と判定されたリンクの組に基づいて、さらし端末問題を回避し、且つ所定のノード間での通信により送信禁止状態となるノードと送信禁止とならないノードとの間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、前記所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定する無線周波数決定ステップと、
前記無線周波数決定ステップにより決定された無線周波数の情報を送信するステップと
を有し、
前記リンク判定ステップでは、所定のノードｋ、ｌ、ｍおよびｎに対して、ノードｋはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできないがノードｌはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできる場合、およびノードｍはノードｋおよびノードｌからキャリアセンスできないがノードｎはノードｋおよびｌからキャリアセンスできる場合のいずれか一方に該当する場合、ノードｋとノードｌ間のリンクとノードｍとノードｎ間のリンクをさらし端末が発生する関係にあるリンクの組とする。このような構成とすることにより、伝送スループットの低下を改善できるように、無線周波数を割り当てることができる。
本発明の実施例によれば、マルチホップ伝送を行った場合に、伝送スループットの低下を改善することができる無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法を実現できる。
また、さらし端末問題を回避するために必要な周波数の増大を抑えることができる無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法を実現できる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
先に述べたスループットの低下は、無線局１１が無線局１３と無線局１４との間の伝送の状況を認識できないにも関わらず、無線局１３と無線局１４との間の伝送の状況を認識できる無線局１２への伝送を、無線局１３と無線局１４との間の伝送と同じ無線周波数で行おうとした場合に発生する。
したがって、無線局１１と無線局１２との間の伝送を、無線局１３と無線局１４との間の伝送に利用される無線周波数とは異なる無線周波数を利用して行うことにより、この問題を回避することができる。
このような３ホップ伝送の場合は１ホップ目と３ホップ目の無線周波数を異なるように設定すればよいが、４ホップ以上の場合、無線周波数割当法は一定ではない。
各無線局間の伝送における無線周波数を決定するためには、各無線局が接続可能な無線局の一覧（以下、隣接ノード情報と呼ぶ）が必要となる。隣接ノード情報は、例えば、「ＨＥＬＬＯパケット」と呼ばれる、隣接ノード情報作成専用のパケットをブロードキャストし、このＨＥＬＬＯパケットに対する応答パケットを受信することによって作成することができる。また、隣接ノード情報は、例えば、他の無線局同士が行うデータ伝送を受信することによっても作成できる。
最初に、本発明の実施例にかかる無線通信システムについて図４および図５を参照して説明する。
本実施例にかかる無線通信システムは、無線局１１０、１２０、１３０および１４０を備える。
無線局１１０は、無線周波数割当装置を備え、無線周波数割当装置は送受信部１１１と、送受信部１１１と接続され、無線周波数割当装置の各部を制御する制御部１１２と、制御部１１２と接続された無線チャネル設定部１１３、隣接ノード情報収集部１１４および隣接ノード情報作成部１１５とを備える。無線局１２０、１３０および１４０については、無線局１１０と同様の構成であるためその説明を省略する。
無線局１１０は、隣接ノード情報収集部１１４において自局が直接伝送可能な無線局、すなわち隣接ノード情報を収集する。例えば、隣接ノード情報収集部１１４は、無線局１１０および１２０を隣接ノード情報として収集する。また、隣接ノード情報作成部１１５は、隣接ノード情報収集部１１４において収集された自局の隣接ノード情報を用いて隣接ノード情報を作成する。例えば、隣接ノード情報作成部１１５は、無線局１１０および１２０を隣接ノード情報として作成する。また、送受信部１１１は、隣接ノード情報作成部１１５において作成された隣接ノード情報を無線局１２０に送信する。
無線局１２０は、送受信部１１１において無線局１１０から隣接ノード情報を受信すると、隣接ノード情報収集部１１４において自局の隣接のノード情報を収集する。例えば、隣接ノード情報収集部１１４は、無線局１２０、１１０および１３０を隣接ノード情報として収集する。
また、隣接ノード情報作成部１１５は、受信した無線局１１０の隣接ノード情報に自局の隣接ノード情報を付加し、隣接ノード情報を作成する。例えば、隣接ノード情報作成部１１５は、無線局１１０が接続可能な無線局として無線局１１０および１２０、無線局１２０が接続可能な無線局として１２０、１１０および１３０を、隣接ノード情報として作成する。また、送受信部１１１は、隣接ノード情報作成部１１５において作成された隣接ノード情報を無線局１３０へ送信する。
無線局１３０は、送受信部１１１において無線局１２０から隣接ノード情報を受信すると、無線局１２０と同様に、隣接ノード情報収集部１１４は、自局の隣接のノード情報を収集する。例えば、隣接ノード情報収集部１１４は、無線局１３０、１２０および１４０を隣接ノード情報として収集する。
また、隣接ノード情報作成部１１５は、受信した隣接ノード情報に自局の隣接ノード情報を付加し、隣接ノード情報を作成する。例えば、隣接ノード情報作成部１１５は、無線局１１０が接続可能な無線局として無線局１１０および１２０、無線局１２０が接続可能な無線局として無線局１２０、１１０および１３０、無線局１３０が接続可能な無線局として無線局１３０、１２０および１４０を、隣接ノード情報として作成する。また、送受信部１１１は、隣接ノード情報作成部１１５において作成された隣接ノード情報を無線局１４０へ送信する。
無線局１４０は、送受信部１１１において無線局１３０から隣接ノード情報を受信すると、図６に示すように、無線チャネル設定部１１３において、受信した経路上の全ての無線局に関する隣接ノード情報から各無線局間で使用する無線チャネルを決定する。例えば、無線局１１０と無線局１２０との間はチャネル１、無線局１２０と無線局１３０との間はチャネル１、無線局１３０と無線局１４０との間はチャネル２に決定する。また、送受信部１１１は、決定された無線チャネルを、無線チャネル設定情報として無線局１３０に伝送する。
無線局１３０は、送受信部１１１において無線局１４０から伝送された無線チャネル設定情報を受信すると、無線チャネル設定部１１３において、受信した無線チャネル設定情報のうち無線局１３０と無線局１４０との間の無線チャネル設定情報を削除する。例えば、無線チャネル設定部１１３は、受信した無線チャネル設定情報から、無線局１３０と無線局１４０との間の無線チャネルの設定に関する情報を削除する。送受信部１１１は、無線局１３０と無線局１４０との間の無線チャネル設定情報を削除した無線チャネル設定情報、すなわち無線局１１０と無線局１２０との間はチャネル１、無線局１２０と無線局１３０との間はチャネル１である旨の情報を、無線局１２０に伝送する。
無線局１２０は、送受信部１１１において無線局１３０から伝送された無線チャネル設定情報を受信すると、無線局１３０と同様に、無線チャネル設定部１１３において無線局１２０と無線局１３０との間の無線チャネル設定情報を削除する。例えば、無線チャネル設定部１１３は、受信した無線チャネル設定情報から、無線局１２０と無線局１３０との間の無線チャネルの設定に関する情報を削除する。送受信部１１１は、無線局１２０と無線局１３０との間の無線チャネル設定情報を削除した無線チャネル設定情報、すなわち無線局１１０と無線局１２０との間はチャネル１である旨の情報を、無線局１１０に伝送する。
無線局１１０は、送受信部１１１において無線局１２０から伝送された無線チャネル設定情報を受信すると、無線チャネル設定部１１３は、受信した無線チャネル設定情報にしたがい、無線チャネルの変更を行う。すなわち、無線チャネル設定部１１３は無線局１２０との間の無線チャネルをチャネル１に設定する。
各無線局１２０、１３０および１４０においても、無線チャネル設定部１１３は、受信した無線チャネル設定情報にしたがい、無線チャネルの変更を行う。すなわち、無線局１２０無線チャネル設定部１１３は無線局１３０との間の無線チャネルをチャネル１に設定し、無線局１３０無線チャネル設定部１１３は無線局１４０との間の無線チャネルをチャネル２に設定する。
次に、無線チャネル設定部１１３において行われる無線チャネルの決定について、図７を参照して説明する。図７において、ノードｍとノードｎ（ｎ、ｍは正の整数）間の伝送チャネルをＣｍ，ｎとする。
図７（ａ）は、７ノード（無線局）による６ホップ伝送を行う無線通信システムの例である。図７（ａ）において、丸印はノードを表し、矢印はノード間のリンクを表す。
この場合、隣接するノード同士に加え、ノード１とノード４との間、ノード４とノード７との間、ノード１とノード７との間で電波が到来する。
例えば、ノード１とノード２との間の通信を考えると、電波が到来するノードは、ノード３、４および７となる。
宛先局、例えばノード２は、経路上の各接続に対してその接続をＡとし、その接続以外の接続の１つをＢとする。
また、宛先局は、「Ａの送信局あるいはＡの受信局の電波がＢの送信局に到来し、かつＡの送信局とＡの受信局の電波ともにＢの受信局に到来しない」、「Ａの送信局あるいはＡの受信局の電波がＢの受信局に到来し、かつＡの送信局とＡの受信局の電波ともにＢの送信局に到来しない」、「Ｂの送信局あるいはＢの受信局の電波がＡの送信局に到来し、かつＢの送信局とＢの受信局の電波ともにＡの受信局に到来しない」および「Ｂの送信局あるいはＢの受信局の電波がＡの受信局に到来し、かつＢの送信局とＢの受信局の電波ともにＡの送信局に到来しない」のいずれか１つに該当する場合にＡとＢとは異なる無線周波数に設定する。
例えば、ノード２は、経路上の各接続に対してその接続、すなわちノード２とノード１間の接続をＡとし、その接続以外の接続の１つ、例えばノード４とノード５間の接続をＢとする。この場合、ノード２は、「ノード１あるいはノード２の電波がノード４に到来し、かつノード１とノード２の電波ともにノード５に到来しない」、「ノード１あるいはノード２の電波がノード５に到来し、かつノード１とノード２の電波ともにノード４に到来しない」、「ノード４あるいはノード５の電波がノード１に到来し、かつノード４とノード５の電波ともにノード２に到来しない」および「ノード４あるいはノード５の電波がノード２に到来し、かつノード４とノード５の電波ともにノード１に到来しない」のいずれかに該当するか否かを判断する。
この場合、「ノード１あるいはノード２の電波がノード４に到来し、かつノード１とノード２の電波ともにノード５に到来しない」場合に該当するので、ノード１とノード２との間の通信チャネルをノード４とノード５との間の通信チャネルとは異なるように決定する。
また、ノード１とノード２間の接続をＡとし、その接続以外の接続の１つ、例えばノード６とノード７との間の接続をＢとした場合については、「ノード１あるいはノード２の電波がノード７に到来し、かつノード１とノード２の電波ともにノード６に到来しない」場合に該当するので、ノード１とノード２との間の通信チャネルをノード６とノード７との間の通信チャネルとは異なるように決定する。
ノード２とノード３との間の接続、ノード３とノード４との間の接続、ノード５とノード６との間の接続、ノード６とノード７との間の接続と全ての通信について同様の処理を行う。なお、図７（ｂ）には、ノード２とノード３との間の接続およびノード６とノード７との間の接続について示す。図７（ｂ）によれば、ノード２とノード３との間の通信チャネルをノード４とノード５との間の通信チャネルとは異なるように決定する必要があり、ノード６とノード７との間の通信チャネルをノード１とノード２との間およびノード３とノード４との間の通信チャネルとは異なるように決定する必要があることがわかる。
次に、これらの結果を用いて、図７（ｃ）に示すように、異なるチャネルを設定する組み合わせを決定する。
図７（ｃ）において、矢印は、異なる無線チャネルを設定する必要があるノード間リンクにおける関係を示す。例えば、ノード５とノード６との間の接続は、ノード１とノード２との間の接続およびノード３とノード４との間の接続とは異なる無線チャネルを設定する必要がある。この場合、伝送チャネルＣ１，２、Ｃ３，４およびＣ２，３は同じ伝送チャネルを利用することができ、伝送チャネルＣ５，６、Ｃ６，７およびＣ４，５は同じ伝送チャネルを利用することができる。すなわち、必要なチャネル数は２チャネルであることがわかる。
このように、ノードの情報および他のノードにおけるノードの情報に基づいて、所定のノード間での通信により送信禁止状態となる、すなわち電波が到来するノードから送信禁止とならないノード間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定することにより、伝送スループットの低下を改善することができる。また、割り当てる無線チャネルの数を抑えることができる。
次に、本実施例にかかる無線通信システムの動作について、図８を参照して説明する。
無線局１１０は、自局の隣接ノードの情報を収集し（ステップＳ７０２）、収集した自局の隣接ノードの情報を用いて隣接ノード情報を作成し、作成した隣接ノード情報を無線局１２０に送信する（ステップＳ７０４）。
無線局１２０は、無線局１１０から隣接ノード情報を受信すると、自局の隣接ノードの情報を収集し（ステップＳ７０６）、受信した無線局１１０の隣接ノード情報に自局の隣接ノードの情報を付加し、隣接ノード情報を作成し（ステップＳ７０８）、作成した隣接ノード情報を無線局１３０へ送信する（ステップＳ７１０）。
無線局１３０は、無線局１２０から隣接ノード情報を受信すると、自局の隣接ノードの情報を収集し（ステップＳ７１２）、受信した隣接ノード情報に自局の隣接ノードの情報を付加し、隣接ノード情報を作成し（ステップＳ７１４）、作成した隣接ノード情報を無線局１４０へ送信する（ステップＳ７１６）。
無線局１４０は、無線局１３０から隣接ノード情報を受信すると、図７を参照して説明したように、受信した経路上の全ての無線局に関する隣接ノード情報から各無線局間で使用する無線チャネルを決定し（ステップＳ７１８）、決定された無線チャネルを無線チャネル設定情報として無線局１３０に伝送する（ステップＳ７２０）。
無線局１３０は、無線局１４０から伝送された無線チャネル設定情報を受信すると、受信した無線チャネル設定情報のうち無線局１３０と無線局１４０との間の無線チャネル設定情報を削除し（ステップＳ７２４）、無線局１３０と無線局１４０との間の無線チャネル設定情報を削除した無線チャネル設定情報を無線局１２０に伝送する（ステップＳ７２６）。
無線局１２０は、無線局１３０から伝送された無線チャネル設定情報を受信すると、無線局１３０と同様に、無線局１２０と無線局１３０との間の無線チャネル設定情報を削除し（ステップＳ７３０）、無線局１２０と無線局１３０との間の無線チャネル設定情報を削除した無線チャネル設定情報を１１０に伝送する（ステップＳ７３２）。
無線局１１０は、無線局１２０から伝送された無線チャネル設定情報を受信すると、受信した無線チャネル設定情報にしたがい、無線チャネルの変更を行う（ステップＳ７３６）。
各無線局１２０、１３０および１４０においても、受信した無線チャネル設定情報にしたがい、無線チャネルの変更を行う（ステップＳ７２８、ステップＳ７３４）。
本実施例においては、無線局において、隣接ノード情報を受信した後に自局の隣接ノード情報を収集する場合について説明したが、予め自局の隣接ノード情報を収集するようにしてもよい。このようにすることにより、無線チャネル設定に要する時間を短縮することができる。
同じ無線チャネルを用いて自律分散制御により無線チャネルを共有する方式においては、隣接する無線局間での通信で同じ無線チャネルを用いることは大幅な周波数利用効率の低下にはつながらず、逆にある程度離れた無線局間での通信同士が同じ無線チャネルを用いることが大幅な周波数利用効率低下を引き起こす。このため、本実施例にかかる無線周波数割り当て方法は、「隣接する無線局間での通信は異なるチャネルで行う」という指針と根本的に異なる。
上述した実施例においては、４個の無線局を備え、３ホップ伝送を行う無線通信システムについて説明したが、５個以上の無線局を備えた無線通信システムにおいても同様の構成とすることにより、マルチホップ伝送を行った場合に、伝送スループットの低下を改善することができる。
一例として、９ホップについての異なる通信チャネルを設定する組み合わせについて、図９を参照して説明する。図９は異なるチャネルを設定する組み合わせを示し、四角はノード間のリンクにおける伝送チャネルを示す。また、図９において、線で結ばれた伝送チャネルは異なる無線周波数を割り当てる必要があり、異なる伝送チャネルは異なる色で示す。図９（ａ）、（ｂ）によれば、必要なチャネル数は２チャネルであり、図９（ｃ）によれば、必要なチャネル数は３チャネルであることがわかる。このように構成することにより、割り当てる伝送チャネル数を少なくすることができる。
本発明は上記の経路に限らず、ノード間のリンクに応じてあらゆる経路に適用できることは言うまでもない。
次に、本発明の他の実施例かかる無線通信システムについて説明する。
本実施例にかかる無線通信システムは、上述したチャネル割当方法を、メッシュネットワークに適用したものであり、自律分散制御方式および集中制御方式の両方に適用できる。ここで、メッシュネットワークとは、複数の無線局のみで構成されたネットワークである。
最初に、各通信路（リンク）間でさらし問題が発生する通信路同士を通信路間の接続関係として表した図（以下、彩色グラフと呼ぶ）について説明する。
最初に、所定のノード（端末）ｋ、ｌ、ｍおよびｎについて、ノードｋとノードｌ間の通信路Ｃｋ，ｌと、ノードｍとノードｎ間の通信路Ｃｍ、ｎとの間でさらし端末問題が発生するか否かの判断基準について、図１０を参照して説明する。
ＴＣＰにおける双方向通信においてさらし端末関係にある通信路の組かを決定する際に、端末ｋとｌとの間でキャリアセンスの可否の状況が異なるか、端末ｍとｎとの間でキャリアセンスの可否の状況が異なるかを基準に判断する。端末ｋに対する端末ｍからのキャリアセンスの可否の状況をS（k,m）で表すと、If [ {S(k,m) or S(k,n)} ≠ {S(l,m) or S(l,n)} ] or [{S(k,m) or S(l,m)} ≠ {S(k,n) or S(l,n)}]＝TRUEかFALSEかを判定する。
例えば、（１）端末ｋは端末ｍ及びｎからキャリアセンスができないが端末ｌは端末ｍあるいはｎからキャリアセンスができる場合は、端末ｋからｌに対して信号を送信することに伴い送信禁止期間を端末ｍ及びｎが知ることができないため、端末ｌに対して端末ｍあるいはｎから信号を送信する際にさらし端末問題が生じる。
また（２）端末ｍは端末ｋ及びｌからキャリアセンスができないが端末ｎは端末ｋあるいはｌからキャリアセンスができる場合は、端末ｍからｎに対して信号を送信することに伴い送信禁止期間を端末ｋ及びｌが知ることができないため、端末ｎに対して端末ｋあるいはｌから信号を送信する際にさらし端末問題が生じる。
よって、上記（１）、（２）により何れかの通信においてさらし端末問題が生じる（条件式がTRUE）ならば、彩色グラフにて通信路Ｃｋ，ｌ及びＣｍ，ｎの関係をさらし端末問題が発生する通信路として接続関係ありとする。
一方何れかの通信により送受信局ともに送信禁止期間を知りうる、あるいは送受信局ともに送信禁止期間を知り得ない、即ち送受信局ともに通信できない場合（条件式がFALSE）ならば、彩色グラフにて通信路Ｃｋ，ｌ及びＣｍ，ｎの関係をさらし端末が発生しない通信路として接続関係なしとする。この判定を全ての通信路間に対して行うことで、各通信路間の接続関係を彩色グラフにて表すことができる。なおこの発明はＴＣＰに限定されるものではなく、他のプロトコルに適用可能である。また双方向通信に限られるのではなく、単方向通信に適用する場合は上記条件式の何れかを満たせば良いことは言うまでもない。
次に、メッシュネットワークにおける彩色グラフについて、図１１を参照して説明する。
図１１（ａ）は、６ノードにおけるコミュニケーションリンクの一例を示し、図１１（ｂ）はこのコミュニケーションリンクから求められた彩色グラフを示す。
図１１（ａ）において、リンクは、ノード１とノード２、ノード３およびノード５との間、ノード２とノード３、ノード６との間、ノード３とノード４との間、ノード４とノード５およびノード６との間、ノード５とノード６との間に存在する。
データ伝送は、全てのコミュニケーションリンクにおいて可能である。すなわち、キャリアセンスが全てのリンクにおいて可能である。
この場合、彩色グラフは図１１（ｂ）に示すように作成され、この彩色グラフを利用することにより、さらし端末問題を回避するようにチャネルを割り当てることが可能である。
図１１（ｂ）において、さらし端末問題が発生する通信路の組は、Ｃ２，３とＣ４，５、Ｃ５，６およびＣ１，５、Ｃ４，５とＣ２，６およびＣ１，２、Ｃ５，６とＣ１，３およびＣ３，４、Ｃ１，３とＣ２，６およびＣ４，６、Ｃ１，５とＣ４，６、Ｃ４，６とＣ１，２、Ｃ３，４とＣ１，２である。
メッシュネットワークにおいて、コミュニケーションリンクの数は、ノード数の増加にしたがって指数関数的に増加する。さらに、彩色グラフはより複雑になり、さらし端末問題を回避するために要求されるチャネル数は、マルチホップの場合よりも多くなる。
実際のメッシュネットワークでは、相対的にパスロスが大きいリンクを用いたデータ伝送は、スループットの促進、総容量の促進の点から効果的に禁止される。例えば、図１２（ａ）に示すように、図１１（ａ）の無線ネットワークにおいてノード１とノード５との間のリンクおよびノード２とノード６との間のリンクを使用したデータ伝送を禁止する場合（図１２（ａ）では破線で示す）、これらのノード間のリンクは、彩色グラフから消えるので、図１２（ｂ）に示すように、彩色グラフを簡略化できる。
次に、本実施例にかかる無線局について、図１３を参照して説明する。
本実施例にかかる無線局１１０は、無線周波数割当装置を備え、無線周波数割当装置は送受信部１１１と、送受信部１１１と接続され、無線周波数割当装置の各部を制御する制御部１１２と、制御部１１２と接続された無線チャネル設定部１１３、隣接ノード情報収集部１１４および隣接ノード情報作成部１１５とを備える。また、無線チャネル設定部１１３は、類似リンク判定部１１６と、類似リンク判定部１１６と接続されたリンクグループ化部１１７と、リンクグループ化部１１７と接続された周波数決定部１１８とを備える。
最初に、各無線局１１０の隣接ノード情報作成部１１５は、隣接ノード情報を作成するために、自無線局に関する情報、例えば無線局のＩＤや使用周波数など、および隣接ノード情報を含むパケットをブロードキャストする。このブロードキャストされたパケットを受信した他の無線局は、隣接ノード収集部１１４において隣接ノード情報を収集する。また、無線局は、隣接ノード情報作成部１１５において、受信したパケットに自無線局の隣接ノード情報を追加し、自無線局に関する情報および隣接ノード情報を含むパケットをブロードキャストする。以上のプロセスが繰り返されることにより、各無線局の隣接ノード情報収集部１１４は、隣接ノードの隣接ノード情報を収集できる。
さらに、各無線局は、収集した隣接ノードの隣接ノード情報により、隣接ノード情報作成部１１５において、彩色グラフを作成し、さらし端末問題が発生する通信路の組み合わせを推定する。具体的には、「隣接ノード情報に基づき認識されるある通信路（通信路Ａとする）の送受信局ともに、隣接ノード情報に基づき認識される他の無線局（無線局Ｂとする）の通信範囲外である場合、通信路Ａの通信中は自局と無線局Ｂ間の通信」でさらし端末問題が発生する点を基準にして推定する。
このさらし端末問題を解決するために行う周波数変更を効率よく行うために、以下の動作を行う。
各無線局の隣接ノード情報作成部１１５は、作成した隣接ノードの隣接ノード情報より、さらし端末問題が発生する通信路の組を推定し、その結果を含むパケットを生成し、ブロードキャストにより送信する。
各無線局は、互いにブロードキャストされたパケットに含まれる、「さらし端末問題が発生する通信路の組」を参照することによって、自無線局の周辺で発生する全ての「さらし端末問題が発生する通信路の組」を認識する。
各無線局の類似リンク判定部１１６は、自無線局の周辺で発生する、「さらし端末問題が発生する通信路の組」を認識した後、各通信路について、「どの通信路とさらし端末問題が発生するか」という点において共通点がある通信路の組を検索し、判定する。すなわち、類似リンク判定部１１６は、あるリンクに対して、さらし端末問題が発生するという点で共通するリンクの組を検索する。リンクグループ化部１１７は、類似リンク判定部１１６により「どの通信路とさらし端末問題が発生するか」という点において共通点があるとされた通信路同士をさらし端末問題の関係にない場合に同一グループと設定する。
例えば、一例として、図１４（ａ）に示す６ノード（無線局）により構成される無線通信システムについて説明する。丸印はノードを表し、実線はノード間のリンクを表す。また、四角印は通信路を表し、実線は各通信路間でさらし端末問題が発生する通信路同士を表す。
図１４（ａ）において、リンクは、ノード（無線局）１とノード２、ノード３およびノード５との間、ノード２とノード３およびノード４との間、ノード３とノード４およびノード５との間、ノード４とノード６との間、ノード５とノード６との間に存在する。
各ノードは、隣接ノードの隣接ノード情報を作成する。次に、各ノードは、「さらし端末問題が発生する通信路の組」の条件に基づいて、さらし端末問題が発生する通信路の組み合わせを推定する。この条件は、接続されている通信路同士に異なる周波数を割り当てるために用いる。この推定に基づいて、図１４（ｂ）に示すように彩色グラフを作成する。
図１４（ｂ）において、リンク同士に割り当てる周波数に関する制限は、Ｃ４，６とＣ１，２、Ｃ１，３、Ｃ２，３およびＣ１，５との間、Ｃ５，６とＣ１，２、Ｃ１，３、Ｃ２，３およびＣ２，４との間、Ｃ１，５とＣ２，４およびＣ３，４との間、Ｃ２，４とＣ３，５との間に存在する。
無線局同士が、直接接続する無線ネットワークでは、電波が到達する無線局同士は、直接通信を行わなくても、別の経路を用いて通信を行うことができる。例えば、ノード２とノード４との間の通信、あるいはノード３と４との間の通信は、直接結ばれた通信経路を用いて通信を行わない場合においても、ノード３を介して通信できる。この場合、一部の通信経路を用いて通信を行わないと仮定することにより、彩色グラフを簡略化することができる。
例えば、図１４（ａ）に示す無線ネットワークの構成において、通信を行わないと仮定する通信経路、例えばノード２とノード４との間の通信、ノード１とノード５との間の通信を破線で示すと、図１５（ａ）に示す無線ネットワーク構成になり、この無線ネットワーク構成に基づいて、彩色グラフを作成すると図１５（ｂ）に示すように簡略化される。このようにすることにより、さらし端末問題を解決する無線周波数の数を低減することができ、無線周波数の決定処理を簡略化でき、処理速度を改善することができる。
無線ネットワークの規模あるいは、隣接ノード情報の転送の有無などにより、各無線局が所有する彩色グラフは、図１４（ｂ）に示す彩色グラフの少なくとも一部となる。以下、全無線局は、彩色グラフの全体の情報を共有する場合について説明する。しかし、一部の情報しか共有しない場合についても以下に示す処理の内容は変わらない。
類似リンク判定部１１６は、彩色グラフに記載されている各通信経路の組に対して、共通する通信路に接続する本数を調べる。ただし、通信路同士が接続されている場合は、この調査の対象外とする。この処理により、図１６（ａ）に示される表が作成される。ここで、スコアは共通する通信路に接続する本数を示し、スコアを算出する過程で共通する通信路を特定し、さらに通信路同士が接続されているか（通信路の組に制限があるか）を確認する。また、スコアの欄において「−」は、通信路同士が直接接続されていること示す。
例えば、類似リンク判定部１１６は、所定のリンクを甲、所定のリンク以外のリンクを乙とした場合に、甲と乙とがともに他のリンクに対してさらし端末問題が発生する場合には甲および乙の評価変数に所定の値を加算し、甲とさらし端末問題を発生させるリンクが乙とはさらし端末問題を発生させない場合には甲の評価関数から所定の値を減算し、乙とさらし端末問題を発生させるリンクが甲とはさらし端末問題を発生させない場合には乙の評価関数から所定の値を減算することにより、スコアを算出する。
このようにして求めたスコアに基づいて、さらし端末問題が発生するという点で共通するリンクの組を判定する。本実施例においては、減算は行わずに、甲と乙とがともに他のリンクに対してさらし端末問題が発生する場合に、甲および乙の評価変数に１を加算することによりスコアの算出を行った。
次に、類似リンク判定部１１６は、図１６（ａ）に示す表を参照し、スコアが算出できない通信路の組を取り除き、所定の順序に並べ替える。例えば、スコアの高い順序に並べ替え、各通信路の組のうち、接続関係にある組を除いて非接続の組に対して共通する通信路に接続する共通通信路を算出し、図１６（ｂ）の表を作成する。図１６（ｂ）において、「パターン」はチャネルが割り当てられる場合、もしくはチャネルが割り当てられない場合を示し、チャネルが割り当てられる場合にはその割り当て内容、チャネルが割り当てられない場合にはその状況を後述する２種類の状況、すなわち「Ｐａｔｔｅｒｎ１」もしくは「Ｐａｔｔｅｒｎ２」を示す。
リンクグループ化部１１７は、図１６（ｂ）の表に基づいて、通信路のグループ化を行う。例えばスコアの高い順に通信をグループ化する。例えば、スコアが３である通信路Ｃ４，６とＣ５，６とをグループ化、例えば第１のグループとする。次に、スコアが２である通信路Ｃ１，２、Ｃ１，３については、Ｃ１，２あるいはＣ１，３に接続されている通信路の中に第１のグループに属する通信路が存在するため、これらのグループは第２のグループとする。
次に、通信路Ｃ１，２、Ｃ２，３については、通信路Ｃ１，２が第２のグループに属し、Ｃ２，３は第２のグループに属する他の通信路（Ｃ１，３）とは接続されていないため、Ｃ２，３を第２のグループと設定する。次に、通信路Ｃ１，３、Ｃ２，３については、共に既に第２のグループと設定されているため、新たなグループ化は行わない。
次に、通信路Ｃ１，２、Ｃ１，５については、Ｃ１，２、Ｃ２，３の場合と同様の処理により、Ｃ１，５を第２のグループに設定する。次に、通信路Ｃ１，２、Ｃ２，４については、Ｃ１，２が第２のグループであるが、Ｃ２，４は第２のグループに属する他の通信路であるＣ１，５と接続されているため、Ｃ２，４に対するグループ化は行わない。以下、同様の処理を行うことにより、全ての通信路に対するグループ化が完了する。本実施例では、図１７に示すように、通信路は３グループに分けられる。図１７において、四角印の上に記載された数値がグループを示す。このため、３つの無線周波数を用いることにより、さらし端末問題を解決できる周波数割当ができる。
次に、周波数決定部１１８は、リンクグループ化部１１７によりグループ化されたリンク同士には同じ周波数を割り当てるように、各リンクに割り当てる無線周波数を決定し、設定する。
図１５（ｂ）を参照して説明した簡単化された彩色グラフでは、Ｃ１，５とＣ２，４を通信しない通信路とした場合について説明したが、その他の場合であっても彩色グラフを簡単化することができる。具体的には、図１６（ａ）において、Ｃ１，５とＣ２，４の何れかと共通通信路に記載されているＣ４，６とＣ５，６の組合せ４通りについても図１７から通信路の箱を削除することにより、同様に彩色グラフを簡単化できる。
次に、本実施例にかかる無線局の動作について、図１８および図１９を参照して説明する。
最初に、各無線局は、自無線局のＩＤをブロードキャストする（ステップＳ１８０２）。各無線局からブロードキャストされた無線局のＩＤを受信した各無線局は、隣接ノード情報を作成し（ステップＳ１８０４）、自無線局のＩＤおよび作成した隣接ノード情報を、他の無線局にブロードキャストする（ステップＳ１８０６）。他の無線局のＩＤおよび隣接ノード情報を受信した無線局は、隣接ノードの隣接ノード情報を作成する（ステップＳ１８０８）。
次に、さらし端末問題を発生させる条件を算出する。すなわち、彩色グラフを作成する（ステップＳ１８１０）。次に、さらし端末問題を発生させる条件が類似している通信路の組を算出する（ステップＳ１８１２）。次に、さらし端末問題を発生させる条件が類似している通信路の組をグループ化する（ステップＳ１８１４）。次に、グループ化された通信路に含まれる無線局に対して、グループ化許可伺いパケットを送信する（ステップＳ１８１６）。
無線局は、グループ化許可伺いパケットに対する応答を受信すると、応答パケットがグループ化許可である旨のパケットか否かを判断する（ステップＳ１８１８）。グループ化許可である旨のパケットである場合（ステップＳ１８１８：ＹＥＳ）、グループ化を維持する（ステップＳ１８２０）。一方、グループ化を許可する旨のパケットではない場合（ステップＳ１８１８：ＮＯ）、グループ化を解除する（ステップＳ１８２２）。
次に、無線局は、グループ毎に、さらし端末問題を回避するように無線周波数を設定する。
次に、本実施例にかかる無線局におけるリンクのグループ化処理について、図１９を参照して説明する。
最初に、隣接ノード情報から彩色グラフを作成する（ステップＳ１９０２）。次に、図１６（ａ）を参照して説明したように通信路の組に対する類似性の一覧を作成し（ステップＳ１９０４）、図１６（ｂ）を参照して説明したように類似性の高い順に並べ替える（ステップＳ１９０６）。
次に、全ての通信路の組、例えば通信路Ａおよび通信路Ｂについて、以下の処理を繰り返す（ステップＳ１９０８〜ステップＳ１９２４）。最初に、通信路Ａと通信路Ｂとが接続されているか否かについて判断を行う（ステップＳ１９１０）。通信路Ａと通信路Ｂとが接続されている場合（ステップＳ１９１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１９０８に戻る。一方、通信路Ａと通信路Ｂとが接続されていない場合（ステップＳ１９１０：ＮＯ）、通信路Ａと通信路Ｂ共にグループ化されているか否かについて判断する（ステップＳ１９１２）。
通信路Ａと通信路Ｂ共にグループ化されている場合（この状態をＰａｔｔｅｒｎ１と呼ぶ）（ステップＳ１９１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１９０８に戻る。一方、通信路Ａと通信路Ｂ共にグループ化されていない場合（ステップＳ１９１２：ＮＯ）、通信路Ａと通信路Ｂとのいずれか一方がグループ化されているか否か判断する（ステップＳ１９１４）。
通信路Ａと通信路Ｂとのいずれもグループ化されていない場合（ステップＳ１９１４：ＮＯ）、通信路Ａと通信路Ｂに接続されている通信路に設定されているグループを調査し（ステップＳ１９１６）、通信路Ａと通信路Ｂとを同じグループに設定する（ステップＳ１９１８）。次に、ステップＳ１９０８に戻り、他の通信路の組について同様の処理を行う。
一方、通信路Ａと通信路Ｂとのいずれか一方がグループ化されている場合（ステップＳ１９１４：ＹＥＳ）、グループ化されている通信路をＸ、されていない通信路をＹとする。今回は説明としてグループ化されているものをＸに代入する例を説明するが、Ａがグループ化されているかを判断し、ＢがＡの属するグループ内の通信路の何れかと接続しているか判断しても良く、この手法に限定されないことはいうまでもない。
グループ化されていない通信路Ｙはグループ化されている通信路Ｘの属するグループ内の通信路のいずれかと接続しているか否かについて判断する（ステップＳ１９２０）。通信路Ｙが通信路Ｘの属するグループ内の通信路のいずれかと接続している場合（Ｐａｔｔｅｒｎ２）（ステップＳ１９２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１９０８に戻り、他の通信路の組について同様の処理を行う。
一方、通信路Ｙが通信路Ｘの属するグループ内の通信路のいずれかも接続していない場合（ステップＳ１９２０：ＮＯ）、通信路Ｙを通信路Ｘと同じグループに設定する（ステップＳ１９２２）。次に、ステップＳ１９０８に戻り、他の通信路の組について同様の処理を行う。
次に、上述したように、リンクをグループ分けして周波数を割り当てる効果について、図２０を参照して説明する。
図２０において、横軸はメッシュネットワークにおけるノードの数であり、縦軸は最小周波数での割り当てが行われた割合である。すなわち、メッシュネットワークを構成するノードの状況が分かる状況で、周波数の割当を集中制御した場合の周波数の割り当てを基準とした場合の比である。
「Non-clustered」と記載されたプロットはグループ化しないでチャネルを割り当てた場合の特性である。すなわち、類似するリンク同士をクループ化せずに周波数を割り当てる場合であり、さらし端末問題の関係にある端末に割り当てられた周波数を変更する処理を、各端末がランダムに行う。したがって、メッシュネットワーク全体を把握して周波数を割り当てているわけではないので、ノードの数の増加にしたがって、チャネル数が増加する。例えば、ノートの数が１０の場合には、約６割は集中制御を行った場合と同数のチャネル数でよいが、残りの４割は集中制御を行った場合と比較してチャネル数が増加する。
「Clustered」と記載されたプロットは、本実施例で説明した方法を用いてチャネルを割り当てた場合の特性である。「Non-clustered」と比較して、ノードの数が増加した場合においても、チャネル数の増加が抑えられている。例えば、ノートの数が１０の場合においても、約８割は集中制御を行った場合と同数のチャネル数でよいことがわかる。
図２０によれば、本実施例において説明した周波数の割当を行うことにより、チャネル割当に必要なチャネルの数を低減できることがわかる。
上述した実施例においては、各無線局はブロードキャストにより、自ノードのＩＤを含むパケット、「さらし端末問題が発生する通信路の組」の情報を含むパケットを送信する場合について説明したがユニキャストにより送信するようにしてもよい。このようにすることによりネットワークを流れるデータ量を削減できるため、ネットワーク帯域の有効利用を図ることができる。
本発明にかかる無線周波数割当装置、無線通信システムおよび無線周波数割当方法は、仮想キャリアセンスを行う自律分散型非同期ディジタル無線伝送システムに適用できる。
送信要求信号の衝突を説明するための説明図である。 送信要求信号の衝突を説明するための説明図である。 さらし端末問題を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムを示す説明図である。 発明の一実施例にかかる無線局を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムを示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムを示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる無線通信システムのチャネル設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 発明の一実施例にかかる無線局を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかるチャネルの設定を説明するための説明図である。 本発明の一実施例にかかる無線局の動作示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる無線局の動作示すフローチャートである。 本発明の一実施例の効果を説明するための特性図である。
符号の説明
１１、１２、１３、１４、１１０、１２０、１３０、１４０ 無線局
１、２、３、４、５、６、７ ノード（無線局）

Claims (6)

  1. 仮想キャリアセンスにより無線帯域の割り当て制御を行う無線通信システムにおける、無線周波数割当装置において、
    直接伝送可能なノードのノード情報および該ノード以外の他のノードにおける他ノード情報を収集するノード情報収集部と、
    前記ノード情報収集部により収集されたノード情報および他ノード情報に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するかどうかを判定するリンク判定部と、
    前記ノード情報収集部により収集されたノードの情報および他ノード情報と、前記リンク判定部によりさらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組と判定されたリンクの組に基づいて、さらし端末問題を回避し、且つ所定のノード間での通信により送信禁止状態となるノードと送信禁止とならないノードとの間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、前記所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定する無線周波数決定部と、
    前記無線周波数決定部により決定された無線周波数の情報を送信する送信部と
    を有し、
    前記リンク判定部は、所定のノードｋ、ｌ、ｍおよびｎに対して、ノードｋはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできないがノードｌはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできる場合、およびノードｍはノードｋおよびノードｌからキャリアセンスできないがノードｎはノードｋおよびｌからキャリアセンスできる場合のいずれか一方に該当する場合、ノードｋとノードｌ間のリンクとノードｍとノードｎ間のリンクをさらし端末が発生する関係にあるリンクの組とすることを特徴とする無線周波数割当装置。
  2. 請求項１に記載の無線周波数割当装置において、
    前記無線周波数決定部は、伝送経路上の各接続に対して所定の接続をＡ、前記所定の接続以外の接続をＢとした場合に、Ａの送信ノードおよびＡの受信ノードのうち、一方の電波がＢの送信ノードに到来し、かつＡの送信ノードおよびＢの受信ノードともにＢの受信ノードに到来しない場合、Ａの送信ノードおよびＡの受信ノードのうち、一方の電波がＢの受信ノードに到来し、かつＡの送信ノードおよびＡの受信ノードともにＢの送信ノードに到来しない場合、Ｂの送信ノードおよびＢの受信ノードのうち、一方の電波がＡの送信ノードに到来し、かつＢの送信ノードおよびＢの受信ノードともにＡの受信ノードに到来しない場合およびＢの送信ノードおよびＢの受信ノードのうち、一方の電波がＡの受信ノードに到来し、かつＢの送信ノードおよびＢの受信ノードともにＡの送信ノードに到来しない場合のいずれか１つに該当する場合、ＡとＢとは異なる無線周波数を割り当てることを特徴とする無線周波数割当装置。
  3. 請求項１に記載の無線周波数割当装置において、
    前記リンク判定部は、所定のリンクを甲、前記所定のリンク以外のリンクを乙とした場合に、甲と乙とがともに他のリンクに対してさらし端末問題が発生する場合には甲および乙の評価変数に所定の値を加算し、甲とさらし端末問題を発生させるリンクが乙とはさらし端末問題を発生させない場合には甲の評価関数から所定の値を減算し、乙とさらし端末問題を発生させるリンクが甲とはさらし端末問題を発生させない場合には乙の評価関数から所定の値を減算し、前記甲および乙の評価変数に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するか否かを判定することを特徴とする無線周波数割当装置。
  4. 請求項３に記載の無線周波数割当装置において、
    前記リンク判定部による判定結果に基づき、所定に基準に従って、共通性点があるリンク同士をグループ化するリンクグループ化部
    を備え、
    前記無線周波数決定部は、前記リンクグループ化部によりグループ化されたリンクに同じ周波数を割り当てることを特徴とする無線周波数割当装置。
  5. 仮想キャリアセンスにより無線帯域の割り当て制御を行う無線通信システムにおいて、
    直接伝送可能なノードのノード情報および該ノード以外の他のノードにおける他ノードの情報を収集するノード情報収集部と、
    前記ノード情報収集部により収集されたノード情報および他ノード情報に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するかどうかを判定するリンク判定部と、
    前記ノード情報収集部により収集されたノードの情報および他ノード情報と、前記リンク判定部によりさらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組と判定されたリンクの組に基づいて、さらし端末問題を回避し、且つ所定のノード間での通信により送信禁止状態となるノードと送信禁止とならないノードとの間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、前記所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定する無線周波数決定部と
    を有し、
    前記リンク判定部は、所定のノードｋ、ｌ、ｍおよびｎに対して、ノードｋはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできないがノードｌはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできる場合、およびノードｍはノードｋおよびノードｌからキャリアセンスできないがノードｎはノードｋおよびｌからキャリアセンスできる場合のいずれか一方に該当する場合、ノードｋとノードｌ間のリンクとノードｍとノードｎ間のリンクをさらし端末が発生する関係にあるリンクの組とすることを特徴とする無線通信システム。
  6. 仮想キャリアセンスにより無線帯域の割り当て制御を行う無線通信システムにおける、無線周波数割当方法において、
    直接伝送可能なノードのノード情報を収集するノード情報収集ステップと、
    他のノードにおける他ノード情報を受信する他ノード情報受信ステップと、
    前記ノード情報収集ステップにより収集されたノード情報および他ノード情報受信ステップにより受信した他ノード情報に基づいて、さらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組が存在するかどうかを判定するリンク判定ステップと、
    前記ノード情報収集ステップにより収集されたノード情報および他ノード情報受信ステップにより受信した他ノード情報と、前記リンク判定ステップによりさらし端末問題が発生する関係にあるリンクの組と判定されたリンクの組に基づいて、さらし端末問題を回避し、且つ所定のノード間での通信により送信禁止状態となるノードと送信禁止とならないノードとの間のリンクに対して割り当てる無線周波数を、前記所定のノード間の無線周波数とは異なるように決定する無線周波数決定ステップと、
    前記無線周波数決定ステップにより決定された無線周波数の情報を送信するステップと
    を有し、
    前記リンク判定ステップでは、所定のノードｋ、ｌ、ｍおよびｎに対して、ノードｋはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできないがノードｌはノードｍおよびノードｎからキャリアセンスできる場合、およびノードｍはノードｋおよびノードｌからキャリアセンスできないがノードｎはノードｋおよびｌからキャリアセンスできる場合のいずれか一方に該当する場合、ノードｋとノードｌ間のリンクとノードｍとノードｎ間のリンクをさらし端末が発生する関係にあるリンクの組とすることを特徴とする無線周波数割当方法。
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