JP4420218B2 - 中継ノード設置ポイント選択方法／プログラム／記録媒体／装置、基地局、マルチホップネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線マルチホップ機能を有するノード（無線装置）により構成される無線マルチホップネットワークに関する。

無線センサネットワークでは、消費電力を低減する１つの方法として、基地局および各ノードの送信出力を小さくして複数のノード間を中継することにより広域エリアをカバーする無線マルチホップネットワークが用いられる（例えば、大熊孝裕、川崎大輔、保木本武宏、新井正伸著、「呼出しＩＤによる省電力マルチホップルーティング機能の実現」、信学技報、Ｖｏｌ．１０３、Ｎｏ．６２４、平成１６年１月２２日、３９〜４２ページ（非特許文献１）を参照）。

指定された設置ポイントにＲｅａｃｔｉｖｅ型（受動型）のルーティング機能を有するノードを設置し、無線マルチホップネットワークを形成するためには、基地局からノード間接続性診断（基地局からの制御信号により、基地局および各ノード間の接続関係を明らかにすること）を行うことになるが、場合によっては、図１に示すように、基地局と接続可能なノードのグループ（基地局グループ）と、基地局と接続不可能な孤立ノードのグループ（孤立ノードグループ）が生じうる。孤立ノードは当然基地局と通信ができない。そこで、孤立ノードを基地局に接続するために、中継ノードの設置が行われる。

従来、中継ノードの設置は手探りで行われていた。すなわち、適当な設置ポイントに中継ノードを設置し、基地局からノード間接続性診断を行って、孤立ノードが無くなるかどうかを確認していた。
大熊孝裕、川崎大輔、保木本武宏、新井正伸著、「呼出しＩＤによる省電力マルチホップルーティング機能の実現」、信学技報、Ｖｏｌ．１０３、Ｎｏ．６２４、平成１６年１月２２日、３９〜４２ページ。

しかしながら、従来の方法はこのように手探りで中継ノードの設置を行うため、孤立ノードがなかなか無くならない場合も多い。したがって、何度も中継ノードの設置ポイントを変えては同じ手順を繰り返すという手間が発生していた。

本発明の目的は、無線マルチホップネットワークにおいて、中継ノード設置の手間を軽減する方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、基地局によるノード間接続性診断の結果と、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果を用いる。

ここで、後者の結果は、各中継ノード設置ポイント候補に、１ホップで接続可能なノードを検出する機能を有する無線装置（ただし、基地局用の無線装置であってもよい）を設置し、動作させることにより得られる。

ノード間接続性診断の結果から孤立ノードが発生していると判断した場合には、第１の処理として、基地局と接続可能であり、かつ、孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を選択する。この処理により、孤立ノード→中継ノード→基地局のルートが確立する。

まだ孤立ノードが残る場合には、第２の処理として、残った孤立ノードおよび基地局と接続可能になった孤立ノードの双方と１ホップで接続可能であり、かつ、基地局と接続不可能な中継ノード設置ポイント候補を選択する。この処理により、残った孤立ノード→中継ノード→基地局と接続可能になった孤立ノード→基地局のルートが確立する。

これでも孤立ノードが残る場合には、上記第２の処理を繰り返す。

以上説明したように、本発明によれば、基地局によるノード間接続性診断の結果と、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果を用いて、基地局と孤立ノードの接続を確立する中継ノード設置ポイント候補を選択するので、何度も中継ノードの設置ポイントを変える必要がなく、中継ノード設置の手間を軽減することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照すると、無線マルチホップネットワークを説明するための図が示されている。

図１において、ノード１からノード４が基地局０と接続可能なノードであり、基地局グループを構成している。そして、ノード５からノード１１が基地局０と接続不可能な孤立ノードであり、孤立ノードグループを構成している。また、Ａ〜Ｊが中継ノード設置ポイント候補である。中継ノード設置ポイントは、この中継ノード設置ポイント候補の中から選択される。

図２を参照すると、本発明の中継ノード設置ポイント選択装置の構成を説明するためのブロック図が示されている。

中継ノード設置ポイント選択装置２は、入力部２１と、選択処理部２２と、記憶部２３と、重複度計算部２４と、冗長度計算部２５と、平均ホップ数計算部２６を有する。ただし、重複度計算部２４と、冗長度計算部２５と、平均ホップ数計算部２６はオプションである。

入力部２１は、基地局によるノード間接続性診断の結果と、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果などを入力として受け付ける。

選択処理部２２は、入力部２１が受け付けたデータなどを、例えばテーブル形式で記憶部２３に記録する。そして、記憶部２３に記憶されているこれらのデータ、これらのデータを選択処理部２２自身が加工して得られたデータ、重複度計算部２４、冗長度計算部２５、平均ホップ数計算部２６が記録したデータなどに基づいて、中継ノード設置ポイント候補の選択処理を行う。

記憶部２３は、入力部２１が受け付けたデータ、これらのデータを選択処理部２２が加工して得られたデータ、重複度計算部２４、冗長度計算部２５、平均ホップ数計算部２６が記録したデータなどを、例えばテーブル形式で記憶している。

重複度計算部２４は、後述する第２の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法で必要となる。重複度とは、各孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補の数をいう。重複度計算部２４は、記憶部２３で記憶されている、入力部２１が受け付けたデータやこれらのデータを選択処理部２２が加工して得られたデータなどに基づいてこの重複度を計算し、記憶部２３に記録する。

冗長度計算部２５は、後述する第３の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法で必要となる。冗長度とは、選択処理部２２により選択された中継ノード設置ポイント候補のセットにおいて、各孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補の数をいう。冗長度計算部２５は、記憶部２３で記憶されている、入力部２１が受け付けたデータやこれらのデータを選択処理部２２が加工して得られたデータなどに基づいてこの冗長度を計算し、記憶部２３に記録する。

平均ホップ数計算部２６は、後述する第４の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法で必要となる。平均ホップ数とは、選択処理部２２により選択された中継ノード設置ポイント候補のセットにおいて、中継ノード設置ポイント候補と基地局のホップ数の平均値をいう。ここで、ホップ数とは、基地局とあるノードを結ぶルート上に存在するノードの数に１を足した数に等しい。例えば、図１において、ノード１からノード４のホップ数は、それぞれ１、２、２、３である。平均ホップ数計算部２６は、記憶部２３で記憶されている、入力部２１が受け付けたデータやこれらのデータを選択処理部２２が加工して得られたデータなどに基づいてこの平均ホップ数を計算し、記憶部２３に記録する。

（第１の実施形態）
図３を参照すると、本発明の第１の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法の手順を説明するためのフローチャートが示されている。

本実施形態は、中継ノード設置ポイント選択方法の基本形である。

ステップ３０１で、入力部２１は、基地局によるノード間接続性診断の結果と、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果を入力として受け付ける。選択処理部２２は、これを記憶部２３に記録する。選択処理部２２は、基地局によるノード間接続性診断の結果から孤立ノードが発生していると判断した場合、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、孤立ノードと１ホップで接続可能であり、かつ、基地局と接続されている中継ノード設置ポイント候補を選択する。以上の処理によって、孤立ノード→中継ノード→基地局のルートが確立する。

ここで、基地局によるノード間接続性診断は、例えば、非特許文献１（大熊孝裕、川崎大輔、保木本武宏、新井正伸著、「呼出しＩＤによる省電力マルチホップルーティング機能の実現」、信学技報、Ｖｏｌ．１０３、Ｎｏ．６２４、平成１６年１月２２日、３９〜４２ページ）に記載のルーティングや、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）のＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）３５６１で規定されるＡＯＤＶ（Ａｄ ｈｏｃ Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）ルーティングなどを用いて行うことができる。

非特許文献１に記載のルーティングは次のようなものである。すなわち、基地局は、各ノードに検出信号を順次送信する。所定の強度以上で検出信号を受信したノードのみが、検出応答信号を基地局に返信する。これにより、基地局と検出応答信号を返信したノードの接続が確立される。次に、基地局は、すでに接続が確立されたノードをして、まだ接続が確立していない各ノードに検出信号を順次発信させる。所定の強度以上で検出信号を受信したノードのみが、検出応答信号を、検出信号を送信したノードを介して基地局に返信する。これにより、基地局と直接に接続できなかったノードは、基地局と直接に接続できたノードを介して基地局と接続される。以上の処理を繰り返すことにより、無線マルチホップネットワークが形成されるとともに、基地局および各ノード間の接続関係が明らかになる。

また、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出は、各中継ノード設置ポイント候補に、１ホップで接続可能なノードを検出する機能を有する無線装置（ただし、基地局用の無線装置であってもよい）を設置し、動作させることにより得られる。基本的に、非特許文献１に記載のルーティングやＩＥＴＦのＲＦＣ３５６１で規定されるＡＯＤＶルーティングなどを用いることができるが、１ホップまでの処理で十分である。

ステップ３０２で、選択処理部２２は、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、基地局と「未接続」の孤立ノードがまだ残っている否かを判断する。残っていればステップ３０３へ、残っていなければこれで終了である。

ステップ３０３で、選択処理部２２は、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、基地局と接続されていないが、基地局と「既接続」（ここで、「既接続」とは、中継ノード設置ポイント候補の選択により、基地局からノード間接続性診断を行えば接続されていると判断される状態のことをいう）の孤立ノードと１ホップで接続可能な候補が、基地局と「未接続」の孤立ノードと１ホップで接続可能であれば、当該候補を選択する。以上の処理によって、残った孤立ノード→中継ノード→「既接続」の孤立ノード→基地局のルートが確立する。

ステップ３０４で、選択処理部２２は、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、「未接続」の孤立ノードがまだ残っているか否かを判断する。残っていればステップ３０５へ、残っていなければこれで終了である。

ステップ３０５で、選択処理部２２は、ステップ３０３の処理を繰り返すか、中継ノード設置ポイント候補を選び直して始めからやり直す。

（第２の実施形態）
図４Ａ、図４Ｂを参照すると、本発明の第２の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法の手順を説明するためのフローチャートが示されている。

本実施形態は、中継ノード数を最小にする中継ノード設置ポイント選択方法である。本実施形態により、無線マルチホップネットワークにおけるノード数を減らし、資源を有効に活用することができる。

本実施形態では、重複度、すなわち、各孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補の数を重複度計算部２４により計算し、重複度も加味して中継ノード設置ポイント候補を選択する。

ステップ４０１で、入力部２１は、基地局によるノード間接続性診断結果を入力として受け付ける。そして、選択処理部２２は、これに基づいてノードとホップ数の対応関係を示すテーブルである表１を作成し、これを記憶部２３に記録する。[表１]は、図１の無線マルチホップネットワークにおけるノードとホップ数の対応関係を示すテーブルである。前述したように、ホップ数とは、基地局とあるノードを結ぶルート上に存在するノードの数に１を足した数に等しい。したがって、図１において、ノード１からノード４のホップ数は、それぞれ１、２、２、３であり、それ以外のノードのホップ数は０である。これが、[表１]に示されている。

ステップ４０２で、選択処理部２２は、ノードとホップ数の対応関係を示すテーブルである表１に基づいて孤立ノードが存在しているか否かを判断する。表１において、ホップ数が０のノードがあれば、孤立ノードが存在していると判断する。[表１]では、ノード５からノード１１のホップ数が０なので、孤立ノードが存在していると判断する。孤立ノードが存在していると判断した場合（ＹＥＳ）はステップ４０３に進み、孤立ノードが存在していないと判断した場合（ＮＯ）はこれで終了である。

ステップ４０３で、入力部２１は、各中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果を入力として受け付ける。選択処理部２２は、これに基づいて、孤立ノードと中継ノード設置ポイント候補の１ホップ接続関係を示すテーブルである表２を作成し、記憶部２３に記録する。さらに、選択処理部２２は、表２を、基地局と接続されている中継ノード設置ポイント候補のものと、基地局と接続されていない中継ノード設置ポイント候補のものに分類し、前者を結果リストＡである表３、後者を結果リストＡ’である表４として、記憶部２３に記録する。[表２]は、図１の無線マルチホップネットワークにおける孤立ノードと中継ノード設置ポイント候補の１ホップ接続関係を示すテーブルである。ここで、１は１ホップで接続可能であり、０は１ホップで接続不可能であることを示している。そして、[表３]と[表４]は、それぞれ[表２]から分類された結果リストＡ、結果リストＡ’である。ここで、基地局グループＩＤとは、中継ノード設置ポイント候補が１ホップで接続可能な基地局グループのノードのＩＤである。したがって、基地局グループＩＤに番号が記入されている中継ノード設置ポイント候補は基地局と接続可能であり、「なし」となっているものは基地局と接続不可能である。したがって、基地局グループＩＤをもとに、[表２]を[表３]と[表４]に分類する。[表２]では、中継ノード設置ポイント候補Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの列が[表３]に、中継ノード設置ポイント候補Ａ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊの列が[表４]に分類される。

結果リストＡと結果リストＡ’の分類は、孤立ノード→中継ノード→基地局のルートの確立と、「未接続」で残った孤立ノード→中継ノード→「既接続」の孤立ノード→基地局のルートの確立を順に行う本発明の中継ノード設置ポイント選択方法の便宜のために行う。以降のステップ４０４からステップ４０９が、孤立ノード→中継ノード→基地局のルートの確立のためのステップであり、ステップ４１０からステップ４１６が、「未接続」で残った孤立ノード→中継ノード→「既接続」の孤立ノード→基地局のルートの確立のためのステップである。

ステップ４０４で、重複度計算部２４は、記憶部２３に記憶されている結果リストＡである表３に基づいて、各孤立ノードの重複度を計算し、重複度を含む結果リストＡである表５を作成し、記憶部２３に記録する。[表５]は、[表３]において各孤立ノードの重複度を計算した結果を含む結果リストＡである。重複度の計算は各行の値を加算することで得られる。

ステップ４０５で、選択処理部２２は、記憶部２３に記憶されている重複度を含む結果リストＡである表５において、重複度１の孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を選択する。[表５]では、重複度１の孤立ノードはノード８とノード１１である。そして、ノード８、ノード１１と１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補は、それぞれＢ、Ｆである。よって、選択処理部２２は、中継ノード設置ポイントとしてＢ、Ｆを選択する。そして、中継ノード設置ポイントとしてＢ、Ｆを選択したことにより、孤立ノード８→中継ノードＢ→（ノード４→ノード２→ノード１）→基地局０、孤立ノード１１→中継ノードＦ→（ノード３→ノード１）→基地局０のルートが確立される。のみならず、中継ノードＢ、中継ノードＦと１ホップで接続可能な孤立ノードが他に存在すれば、この段階でルートが確立されるが、[表５]ではこのような孤立ノードは存在しない。よって、この段階では、孤立ノード８、孤立ノード１１のみのルートが確立される。

このように重複度１の孤立ノードからルートを確立していくのは、重複度の低い孤立ノードで確立したルートで選択した中継ノードを、重複度の高い孤立ノードのルートでも併用できると、中継ノードの数を減らすことができるからである。

ステップ４０６で、選択処理部２２は、重複度を含む結果リストＡである表５に基づいて、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードがあるか否かを判断する。[表５]では、ノード５、ノード６、ノード９、ノード１０が重複度２の「未接続」の孤立ノードであるので、選択処理部２２は、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードがあると判断する。重複度２以上の「未接続」の孤立ノードがあると判断した場合はステップ４０７に進み、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードがないと判断した場合は、「未接続」で残った孤立ノード→中継ノード→「既接続」の孤立ノード→基地局のルートの確立を開始するか否かを判断するステップ４０９に進む。

ステップ４０７で、選択処理部２２は、重複度が最小（２以上）の「未接続」の孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補で、他の「未接続」の孤立ノードとより多く１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を選択する。[表５]では、重複度が最小である２の「未接続」の孤立ノードは、ノード５、ノード６、ノード９、ノード１０である。そして、ノード５と１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補はＣとＤである。Ｃは、「未接続」の孤立ノードであるノード９と１ホップで接続可能である。一方、Ｄは、「未接続」の孤立ノードであるノード６、ノード９、ノード１０と１ホップで接続可能である。よって、他の「未接続」の孤立ノードとより多く１ホップで接続可能なＤが、ノード５に対して選択される。同様にして、ノード６、ノード９、ノード１０に対しても、Ｄが選択される。この結果、孤立ノード５→中継ノードＤ→（ノード３→ノード１）→基地局０、孤立ノード６→中継ノードＤ→（ノード３→ノード１）→基地局０、孤立ノード９→中継ノードＤ→（ノード３→ノード１）→基地局０、孤立ノード１０→中継ノードＤ→（ノード３→ノード１）→基地局０というルートが確立される。このように、他の「未接続」の孤立ノードとより多く１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を優先的に選択することで、中継ノードの数を減らすことができる。

ステップ４０８で、選択処理部２２は、重複度を含む結果リストＡである表５に基づいて、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードがあるか否かを判断する。[表５]の場合、重複度３以上の孤立ノードは存在しないので（重複度２の「未接続」の孤立ノードは既に存在しない）、選択処理部２２は、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在しないと判断する。重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在しないと判断した場合（ＮＯ）にはステップ４０９に進み、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在すると判断した場合（ＹＥＳ）にはステップ４０７に戻る。

ステップ４０９で、選択処理部２２は、重複度を含む結果リストＡである表５に基づいて、重複度０の「未接続」の孤立ノードがあるか否かを判断する。[表５]の場合、ノード７が重複度０の「未接続」の孤立ノードであるので、選択処理部２２は、重複度０の「未接続」の孤立ノードがあると判断する。重複度０の「未接続」の孤立ノードがあると判断した場合（ＹＥＳ）にはステップ４１０に進み、重複度０の「未接続」の孤立ノードがないと判断した場合（ＮＯ）にはこれで終了である。

ここで、重複度０の「無接続」の孤立ノードは、基地局と接続されている中継ノード設置ポイント候補と直接接続することにより基地局と接続することはできないので、「未接続」で残った孤立ノード→中継ノード（基地局と接続されていない中継ノード設置ポイントに設置される中継ノード）→「既接続」の孤立ノード→基地局という「既接続」の孤立ノードを介したルートにより、基地局との接続を確立するようにする。

ステップ４１０で、選択処理部２２は、結果リストＡ’である表４（基地局と接続されていない中継ノード設置ポイント候補と孤立ノードの１ホップ接続関係を示すテーブル）を、「既接続」の孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補のものと、「既接続」の孤立ノードと１ホップで接続不可能な中継ノード設置ポイント候補のものに分類し、前者を結果リストＢである表６として、記憶部２３に記録する。[表４]では、「既接続」の孤立ノードがノード５、ノード６、ノード８、ノード９、ノード１０、ノード１１であるから、「既接続」の孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補として、Ａ（ノード８）、Ｇ（ノード６、ノード１０）、Ｈ（ノード１１）、Ｉ（ノード５、ノード６、ノード９、ノード１０）、Ｊ（ノード８）の列が抽出され、[表６]が作成される。

ステップ４１１で、重複度計算部２４は、結果リストＢである表６に基づいて、各孤立ノードの重複度を計算する。[表６]には、重複度の計算結果も含まれている。本ステップは、ステップ４０４に対応するものである。

ステップ４１２で、選択処理部２２は、結果リストＢである表６に基づいて、重複度１の「未接続」の孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を選択する。[表６]では、重複度１の「未接続」の孤立ノードはノード７だけであり、ノード７と１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補はＧであるから、Ｇを選択する。この結果、孤立ノード７→中継ノードＧ→孤立ノード６→（中継ノードＤ→ノード３→ノード１）→基地局０、または、孤立ノード７→中継ノードＧ→孤立ノード１０→（中継ノードＤ→ノード３→ノード１）→基地局０というルートが確立される。本ステップは、ステップ４０５に対応するものである。

ステップ４１３で、選択処理部２２は、結果リストＢである表６に基づいて、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードが存在するか否かを判断する。[表６]では、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在しない（すでに、すべて「既接続」である）。重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在しないと判断した場合（ＮＯ）にはステップ４１６に進み、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在すると判断した場合（ＹＥＳ）にはステップ４１４に進む。本ステップは、ステップ４０６に対応するものである。

ステップ４１４で、選択処理部２２は、結果リストＢである表６に基づいて、重複度が最小（２以上）の「未接続」の孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補で、他の「未接続」の孤立ノードとより多く１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を選択する。本ステップは、ステップ４０７に対応するものである。

ステップ４１５で、選択処理部２２は、結果リストＢである表６に基づいて、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードはあるか否かを判断する。重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在しないと判断した場合（ＮＯ）にはステップ４１６に進み、重複度２以上の「未接続」の孤立ノードは存在すると判断した場合（ＹＥＳ）にはステップ４１４に戻る。本ステップは、ステップ４０８に対応するものである。

ステップ４１６で、選択処理部２２は、結果リストＢである表６に基づいて、重複度０の「未接続」の孤立ノードはあるか否かを判断する。[表６]では、重複度０の「未接続」の孤立ノードは存在しない。重複度０の「未接続」の孤立ノードは存在しないと判断した場合（ＮＯ）はこれで終了である。重複度０の「未接続」の孤立ノードは存在すると判断
した場合（ＹＥＳ）はステップ４１７に進む。本ステップは、ステップ４０９に対応するものである。

ステップ４１７で、ステップ４１０〜４１６と同様な処理を繰り返すか、中継ノード設置ポイント候補を選び直してやり直す。

以上によって得られた中継ノード設置ポイントに中継ノードを設置すると、孤立ノードが基地局に接続されることになる。[表７]は、図１の無線マルチホップネットワークに対して、ステップ４０１からステップ４１７の処理によって中継ノード設置ポイントを選択し、このポイントに中継ノードを設置した場合におけるノードとホップ数の関係を示すテーブルである。

また、確立されたルートをまとめると、以下のようになる。
ノード１→基地局０
ノード２→ノード１→基地局０
ノード３→ノード１→基地局０
ノード４→ノード２→ノード１→基地局０
ノード５→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
ノード６→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
ノード７→中継ノードＧ→ノード６→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
ノード７→中継ノードＧ→ノード１０→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
ノード８→中継ノードＢ→ノード４→ノード２→ノード１→基地局０
ノード９→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
ノード１０→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
ノード１１→中継ノードＦ→ノード３→ノード１→基地局０
中継ノードＢ→ノード４→ノード２→ノード１→基地局０
中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０
中継ノードＦ→ノード３→ノード１→基地局０
中継ノードＧ→ノード１０→中継ノードＤ→ノード３→ノード１→基地局０

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法について説明する。

本実施形態は、ルートの冗長性を高める中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する中継ノード設置ポイント選択方法である。本実施形態により、例えば、１つのルートで通信障害が発生しても、他のルートに切り替えることが可能になる。

本実施形態では、冗長度、すなわち、選択処理部２２により選択された中継ノード設置ポイント候補のセットにおいて、各孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補の数を冗長度計算部２５により計算し、これに基づいて複数の中継ノード設置ポイント候補のセットの中から適切な中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する。以下、具体的に説明する。

例えば、第１の実施形態または第２の実施形態により、複数の中継ノード設置ポイント候補のセットの孤立ノードと中継ノード設置ポイント候補の１ホップ接続関係である[表８]と[表９]が得られたとする（なお、[表８]と[表９]は、[表１]から[表７]とは異なる無線マルチホップネットワークについてのものである）。

冗長度計算部２５は、[表８]および[表９]の各行の要素の和を計算することによって冗長度を計算する。そして、選択処理部２２は、冗長度が２以上の孤立ノードの数が多くなる中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する。したがって、選択処理部２２は、[表９]の中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する。なお、この選択においては、冗長度の値そのものを加味してもよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法について説明する。

本実施形態は、孤立ノードのホップ数を小さくする中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する中継ノード設置ポイント選択方法である。本実施形態により、孤立ノードのホップ数をできるだけ小さくできるため、伝送時間が短くなるなど、通信にとって好ましい効果が得られる。

本実施形態では、平均ホップ数、すなわち、選択処理部２２により選択された中継ノード設置ポイント候補のセットにおいて、中継ノード設置ポイント候補と基地局のホップ数の平均値を平均ホップ数計算部２６により計算し、これに基づいて複数の中継ノード設置ポイント候補のセットの中から適切な中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する。中継ノード設置ポイント候補のホップ数を小さくすることで、孤立ノードのホップ数を小さくできる。以下、具体的に説明する。

例えば、第１の実施形態または第２の実施形態により、複数の中継ノード設置ポイント候補のセットの孤立ノードと中継ノード設置ポイント候補の１ホップ接続関係である[表８]と[表９]が得られたとする（なお、[表８]と[表９]は、[表１]から[表７]とは異なる無線マルチホップネットワークについてのものである）。

平均ホップ数計算部２６は、各中継ノード設置ポイント候補のセットにおいて、各中継ノード設置ポイント候補のホップ数を計算する。[表８]と[表９]において、ノード２のホップ数が２、ノード３のホップ数が２、ノード４のホップ数が３とする。また、中継ノード設置ポイント候補Ａは、孤立ノード８と中継ノードＢを介して基地局につながり、ホップ数は５とする。さらに、中継ノード設置ポイント候補Ｆは、孤立ノード５と中継ノードＤを介して基地局につながり、ホップ数は４とする。すると、平均ホップ数は、[表８]では（５＋３＋２＋２）／４＝３であり、[表９]では（４＋３＋２＋２）／４＝２．７５である。よって、選択処理部２２は、[表９]の中継ノード設置ポイント候補のセットを選択する。

（その他の実施形態）
中継ノード設置ポイント選択装置２は、基地局の機能部としてもよい。この場合、中継ノード設置ポイントの選択処理の合間にノード間接続性診断を挿入したりすると、中継ノード数をさらに減らせる可能性がある。なぜなら、孤立ノード間で直接接続が可能になる場合がありうるからである。

また、中継ノード設置ポイント選択装置２（基地局に含まれる場合も含む）と、基地局および／または中継ノード設置ポイント候補に配置される１ホップで接続可能なノードを検出する機能を有する無線装置とを有線ネットワークで接続し、中継ノード設置ポイント選択装置２の入力部２２が、ノード間接続性診断の結果と、中継ノード設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果とを、有線ネットワークを介して受信するようにしてもよい。この場合には、中継ノード設置ポイント選択装置２が、基地局および／または無線装置を制御して、ノード間接続性診断と、１ホップで接続可能なノード検出を行うようにしてもよい。

さらに、孤立ノードグループが１つまたは複数の同一同報ドメインを有している場合には、各同一同報ドメインにつき１つの孤立ノードとだけ、上記実施形態の処理を行えばよい。

なお、本発明の中継ノード設置ポイント選択装置２は、専用のハードウェアにより実現する以外に、その機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取りが可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを、本発明の中継ノード設置ポイント選択装置２となるべきコンピュータに読み込ませて実行することにより、実現するものでもよい。コンピュータ読み取りが可能な記録媒体とは、フロッピーディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク装置等の記憶装置を指す。さらに、コンピュータ読み取りが可能な記録媒体とは、インターネットを介してプログラムを送信する場合のように、短時間の間に、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体もしくは伝送波）、コンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。

無線マルチホップネットワークを説明するための図である。 本発明の中継ノード設置ポイント選択装置の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の第１の実施形態の中継ノード設置ポイント選択方法の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態（中継ノード数を最小化する実施形態）の中継ノード設置ポイント選択方法の手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態（中継ノード数を最小化する実施形態）の中継ノード設置ポイント選択方法の手順を説明するためのフローチャートである（図４Ａの続き）。

符号の説明

２ 中継ノード設置ポイント選択装置
２１ 入力部
２２ 選択処理部
２３ 記憶部
２４ 重複度計算部
２５ 冗長度計算部
２６ 平均ホップ数計算部
３０１〜３０５ ステップ
４０１〜４１７ ステップ

Claims (16)

1. 中継ノード設置ポイント選択装置が、無線マルチホップネットワークにおける基地局と孤立ノードの間のルートを形成するために用いられる中継ノードの設置ポイントを、所定の中継ノード設置ポイント候補の中から選択する方法であって、
   前記基地局によるノード間接続性診断の結果を受け付ける第１のステップと、
   前記中継ノード設置ポイント候補のそれぞれについての１ホップで接続可能なノード検出の結果を受け付ける第２のステップと、
   前記ノード間接続性診断の結果から孤立ノードが発生していると判断した場合、前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、前記基地局と接続可能であり、かつ、孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を中継ノード設置ポイントとして選択する第３のステップを有する方法。
2. 前記第３のステップによってもなお前記基地局と接続不可能な孤立ノードが残ると判断した場合、前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、残った孤立ノードおよび前記基地局に接続可能となった孤立ノードの双方と１ホップで接続可能であり、かつ、前記基地局と接続可能でない中継ノード設置ポイント候補を中継ノード設置ポイントとして選択する第４のステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第４のステップによってもなお前記基地局と接続不可能な孤立ノードが残ると判断した場合、前記第４のステップをさらに繰り返す、請求項２に記載の方法。
4. 前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補の数である重複度を計算する第５のステップをさらに有し、
   前記第３のステップおよび／または前記第４のステップでは、前記重複度が小さく、かつ、まだ前記基地局と接続可能になっていない最も多くの孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補から中継ノード設置ポイントとして優先的に選択する、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記第３のステップまたは前記第４のステップによって最終的に得られた中継ノード設置ポイントのセットが複数ある場合、前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、各中継ノード設置ポイントのセットに対して、すでに前記基地局と接続可能になっている孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイントの数である冗長度を計算する第６のステップと、
   前記冗長度に基づいて、複数の中継ノード設置ポイントのセットの中から１つのセットを選択する第７のステップをさらに有する、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第３のステップまたは前記第４のステップによって最終的に得られた中継ノード設置ポイントのセットが複数ある場合、各中継ノード設置ポイントのセットに対して、それに含まれる各中継ノード設置ポイントと前記基地局のホップ数の平均値である平均ホップ数を計算する第８のステップと、
   前記平均ホップ数に基づいて、複数の中継ノード設置ポイントのセットの中から１つのセットを選択する第９のステップをさらに有する、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の各ステップを、前記中継ノード設置ポイント選択装置となるべきコンピュータに実行させるプログラム。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の各ステップを、前記中継ノード設置ポイント選択装置となるべきコンピュータに実行させるプログラムを記録した、コンピュータ読み取りが可能な記録媒体。
9. 無線マルチホップネットワークにおける基地局と孤立ノードの間のルートを形成するために用いられる中継ノードの設置ポイントを、所定の中継ノード設置ポイント候補の中から選択する中継ノード設置ポイント選択装置であって、
   前記基地局によるノード間接続性診断の結果と、前記中継ノード設置ポイント候補のそれぞれについての１ホップで接続可能なノード検出の結果を受け付ける入力手段と、
   前記ノード間接続性診断の結果から孤立ノードが発生していると判断した場合、第１の処理として、前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、前記基地局と接続可能であり、かつ、孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補を中継ノード設置ポイントとして選択する選択処理手段を有する装置。
10. 前記選択処理手段は、前記第１の処理によってもなお前記基地局と接続不可能な孤立ノードが残ると判断した場合、第２の処理として、前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、残った孤立ノードおよび前記基地局に接続可能となった孤立ノードの双方と１ホップで接続可能であり、かつ、前記基地局と接続可能でない中継ノード設置ポイント候補を中継ノード設置ポイントとして選択する、請求項９に記載の装置。
11. 前記選択処理手段は、前記第２の処理によってもなお前記基地局と接続不可能な孤立ノードが残ると判断した場合、前記第２の処理をさらに繰り返す、請求項１０に記載の装置。
12. 前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補の数である重複度を計算する重複度計算手段をさらに有し、
    前記選択処理手段は、前記第１の処理および／または前記第２の処理で、前記重複度が小さく、かつ、まだ前記基地局と接続可能になっていない最も多くの孤立ノードと１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイント候補から中継ノード設置ポイントとして優先的に選択する、請求項１０または１１に記載の装置。
13. 前記選択処理手段による前記第１の処理または前記第２の処理によって最終的に得られた中継ノード設置ポイントのセットが複数ある場合、前記１ホップで接続可能なノード検出の結果に基づいて、各中継ノード設置ポイントのセットに対して、すでに前記基地局と接続可能になっている孤立ノードが１ホップで接続可能な中継ノード設置ポイントの数である冗長度を計算する冗長度計算部をさらに有し、
    前記選択処理手段は、前記冗長度に基づいて、複数の中継ノード設置ポイントのセットの中から１つのセットを選択する、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記選択処理手段による前記第１の処理または前記第２の処理によって最終的に得られた中継ノード設置ポイントのセットが複数ある場合、各中継ノード設置ポイントのセットに対して、それに含まれる各中継ノード設置ポイントと前記基地局のホップ数の平均値である平均ホップ数を計算する平均ホップ数計算手段をさらに有し、
    前記選択処理手段は、前記平均ホップ数に基づいて、複数の中継ノード設置ポイントのセットの中から１つのセットを選択する、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の装置。
15. 無線マルチホップネットワークにおける基地局であって、
    ノード間接続性診断を実行する手段と、
    前記ノード間接続性診断の結果を用いて、当該基地局と孤立ノードの間のルートを形成するために用いられる中継ノードの設置ポイントを、所定の中継ノード設置ポイント候補の中から選択する、請求項９から１４のいずれか１項に記載の中継ノード設置ポイント選択装置を有する基地局。
16. 請求項１５に記載の基地局と、
    該基地局による無線マルチホップルーティングにより前記基地局と接続される、無線マルチホップ機能を備えたノードたる無線装置を有する無線マルチホップネットワークシステム。

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