JP5359862B2 - 無線通信装置、無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のノードが属するネットワーク内でのアドホック通信技術に関する。

アドホック無線ネットワークとは、無線通信装置間で直接通信することを可能にするとともに、直接電波が届かない無線通信装置間においてはその間にある無線通信装置が中継して相互の通信を可能にする無線ネットワークである。アドホック無線ネットワークでは、無線通信装置としての各ノードが自律的に構成され、各ノードがルータとしての処理を行うことで、ノード間の中継を可能にしている。なお、アドホック無線ネットワークは、マルチホップ無線ネットワークとも称される。

アドホック無線ネットワークにおいて、データ中継の通信経路を制御するルーティングプロトコルとしては、Reactive型プロトコルとProactive型プロトコルが知られている。Reactive型プロトコルでは、通信開始時に通信経路が検索され決定される。Proactive型プロトコルでは、非通信時に隣接ノード間でメッセージ交換が行われることで予め通信経路が決定される。Proactive型プロトコルで行われる隣接ノード間のメッセージ交換は、例えばＨＥＬＬＯパケット等の制御パケットをブロードキャストすることによって行われる。

アドホック無線ネットワークのルーティングプロトコル、すなわち通信経路制御方法は、様々な方法が提案されている。例えば、各ノードが隣接ノードとの間の接続性を表す接続確率を保持し、その接続確率の変化に基づいて通信経路の変更を行うようにしたものが知られている。この接続確率は、隣接ノードとの隣接リンクの信号対雑音比等によって算出される。

特開２００７−２４３５７５号公報

ところで、従来のアドホック無線ネットワークの通信経路制御方法では、所定期間、例えばブロードキャストパケットの送信期間毎に宛先ノードまでのリンク品質を測定する。そして、宛先ノードまでの複数の経路候補の中から、上記所定期間の間の各経路候補におけるリンク品質の平均値に基づいて経路を決定している。
しかしながら、所定期間の間のリンク品質の平均値に基づいて経路を決定しようとすると、隣接ノード間のリンク品質が瞬時的に低下する場合には、経路の選択が適切に行われないことが生ずるという虞がある。すなわち、リンク品質の平均値が高いことをもって経路を選択したときに、その経路上の隣接ノードとの間のリンク品質が瞬時的に大きく低下した場合には、その隣接ノードへのデータ送信が正しく行われず、データの再送が発生する。これにより、ノード間のデータ通信時間が遅延する。

よって、発明の１つの側面では、アドホック通信を行う複数のノードが属する無線ネットワークにおいて、ノード間のデータ通信時間の遅延を抑制するようにした無線通信装置、無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の観点では、アドホック通信を行う複数の無線通信装置が属する無線ネットワーク内の無線通信装置が提供される。
この無線通信装置は、
（Ａ）データを新規に宛先ノードへ送信するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、宛先ノードまでの第１時間毎の第１リンク品質が所定の第１品質よりも良好となるような隣接ノードを送信先ノードとして選択する第１送信先決定部；
（Ｂ）データを再送するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、第１時間よりも短い第２時間毎の第２リンク品質が所定の第２品質よりも良好な隣接ノードを送信先ノードとして選択する第２送信先決定部；
を備える。

第２の観点では、アドホック通信を行う複数のノードが属する無線ネットワーク内の各ノードの無線通信方法が提供される。
この無線通信方法は、
（Ｃ）データを新規に宛先ノードへ送信するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、宛先ノードまでの第１時間毎の第１リンク品質が所定の第１品質よりも良好となるような隣接ノードを送信先ノードとして選択すること；
（Ｄ）データを再送するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、第１時間よりも短い第２時間毎の第２リンク品質が所定の第２品質よりも良好な隣接ノードを送信先ノードとして選択すること；
を含む。

開示の無線通信装置、無線通信方法によれば、アドホック通信を行う複数のノードが属する無線ネットワークにおいて、ノード間のデータ通信時間の遅延を抑制することができる。

第１の実施形態のアドホック無線ネットワークの構成例を示す図。 第１の実施形態の送信元ノードにおけるリンク情報を例示する図。 第１の実施形態の送信元ノードから宛先ノードまでのデータの通信方法を示すフローチャート。 第２の実施形態のアドホック無線ネットワークの構成例を示す図。 第２の実施形態のノードからブロードキャストされるＨＥＬＬＯパケットに含まれる情報の例を示す図。 第２の実施形態のノードが保持するトポロジーリストの例を示す図。 第２の実施形態のノードが保持する瞬時リンク品質リストの例を示す図。 第２の実施形態のノードの構成を示すブロック図。 第２の実施形態のノードにおいて、トポロジーリストを更新するときの処理を示すフローチャート。 第２の実施形態のノードにおいて、瞬時リンク品質リストを更新するときの処理を示すフローチャート。 第２の実施形態のノードがデータを送信するときの処理を示すフローチャート。 第３の実施形態のノードの瞬時リンク品質測定部の概略構成を示すブロック図。 第３の実施形態のノードが保持する瞬時リンク品質リストの例を示す図。 第３の実施形態のノードがデータを送信するときの処理を示すフローチャート。 第４の実施形態のノードがデータを送信するときの処理を示すフローチャート。 ノードがデータを送信するときの実施形態の変形例に係る処理を示すフローチャート。

（１）第１の実施形態
以下、第１の実施形態のアドホック無線ネットワーク（以下、適宜「ネットワーク」と略記する。）について説明する。

（１−１）本実施形態のアドホック無線ネットワーク
図１は、本実施形態のアドホック無線ネットワークの構成例を示す。図１に示すアドホック無線ネットワークは、無線通信装置としてのノードＸ，Ａ１〜Ａ３，Ｙを含む。このようなアドホック無線ネットワークにおいて、ノードＸがノードＹに対してデータを送信する場合を想定する。すなわち、ノードＸは送信元ノードであり、ノードＹは宛先ノードである。

本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、各ノードは、例えばＨＥＬＬＯパケット等の制御パケットをブロードキャストしている。すなわち、ネットワーク内の各ノードは、隣接ノードから受信した制御パケットを別の隣接ノードへ順次転送する。これにより、ネットワーク内の各ノードは、自ノード以外のノードに関する情報を取得する。各ノードから送信される制御パケットには、自ノードと通信可能な隣接ノードの情報と、自ノードと隣接ノードの間のリンク品質の指標となる情報とを含む。

各ノードは、他のノードから転送される制御パケットに含まれる、隣接ノードの情報（以下、「隣接ノード情報」という。）に基づいて、ネットワーク内のノード間の接続関係を示すトポロジー情報を逐次生成している。ネットワークへの新たなノードの参加、ネットワークからのノードの離脱、又はネットワーク内のノードの移動による当該ノードの隣接ノードの変化により、他ノードからの隣接ノード情報は刻々と変化しうる。よって、各ノードにおいて生成されるトポロジー情報は逐次更新される。

各ノードは、他のノードから転送される制御パケットに含まれる、リンク品質の指標となる情報（以下、「リンク品質値」という。）に基づいて、自ノードから、データ送信における宛先ノードまでの複数の経路ごとのリンク品質情報を逐次更新している。制御パケット内のリンク品質値は、隣接ノード間の第１時間毎のリンク品質値を含む。ここで、第１時間は、所定時間の定常的なリンク品質を取得する目的で設定される比較的長期の時間である。第１時間は、例えば制御パケットの送信間隔と同じ時間であるが、これに限定されない。第１時間毎のリンク品質値は、第１時間の間に得られた複数のリンク品質値のサンプルに対して統計処理されたリンク品質値、例えば第１時間の間の平均的なリンク品質値である。

第１時間毎のリンク品質値は、例えば、隣接ノード間の無線品質を示す値、隣接ノード間のトラフィック混雑度等である。無線品質を示す値は、例えば、ＳＩＮＲ(Signal to Interference-plus-Noise power Ratio)，ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)，ＣＩＮＲ(Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio),ＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)等である。トラフィック混雑度は、例えば、一定時間で送信が成功する率（すなわち、再送が生じない率）、又は、送信ノード間の信号の衝突を検出するためのキャリアセンスの結果、一定時間内にデータを送信できない頻度（“Busy”となる頻度）である。トラフィック混雑度は、各ノードの送信バッファのデータの蓄積度合いと関連付けることもできる。

本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、データを宛先ノードへ送信する送信元ノードは、トポロジー情報に基づいて、隣接ノードと接続可能な１又は複数のノードを探索する。なお、ここで、「隣接ノードと接続可能なノード」とは、隣接ノードに対して直接に無線通信可能な隣接ノードに限られず、ネットワークのトポロジー上通信可能なすべてのノードである。このノード探索により、送信元ノードはデータの宛先ノードまでの１又は複数の経路候補を得る。
また、送信元ノードでは、第１時間毎のリンク品質値に基づいて、少なくとも各経路候補のリンク品質値を算出する。各経路候補のリンク品質の算出は、例えば、送信元ノードから宛先ノードまでの経路候補上のすべての隣接２ノード間のリンク品質値を乗算し、正規化すること等により行われる。

また、本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードは、自ノードと隣接ノードの間のリンク品質値として、第１時間よりも短い第２時間毎のリンク品質を測定している。第２時間毎のリンク品質は、例えばリンク品質の瞬時値であるが、これに限定されない。第２時間毎のリンク品質値は、第１時間よりも短い第２時間の間に得られた複数のリンク品質値のサンプルに対して統計処理されたリンク品質値、例えば第２時間の間の平均的なリンク品質値でもよい。

なお、上記説明では、制御パケット内のリンク品質値が隣接ノード間の第１時間毎のリンク品質値を含む、としたが、制御パケット内には第２時間毎のリンク品質値を含むようにしてもよい。この場合には、各ノードにおいて、第１時間毎の各経路候補のリンク品質値を算出するために、制御パケット内の第２時間毎のリンク品質値の複数のサンプルが統計処理、例えば平均化処理される。

（１−２）リンク情報
次に、本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードで管理するリンク情報について説明する。
図２は、図１において送信元ノードであるノードＸのリンク情報を例示している。図２に示すように、リンク情報は、（ａ）自ノードの隣接ノードと、（ｂ）自ノードと各隣接ノードの間の第２時間毎のリンク品質値と、（ｃ）各隣接ノードと接続可能なノードと、（ｄ）自ノードと（ｃ）の各ノードの間の第１時間毎のリンク品質値、を含む。

図２に示すリンク情報について、図１を参照して説明する。
送信元ノードＸは、隣接ノードと通信を確立することで自ノードの隣接ノードが分かる（図２（ａ））。図１に示す例では、送信元ノードＸの隣接ノードはノードＡ１〜Ａ３である。図２には、隣接ノードＡ１〜Ａ３の内、ノードＡ１のみを例示している。

送信元ノードＸは、各隣接ノードとの間の第２時間毎のリンク品質値を逐次測定する（図２（ｂ））。図１及び図２に示す例では、送信元ノードと隣接ノードＡ１との間の第２時間毎のリンク品質値がＳ＿ａ１である場合を示している。
送信元ノードＸは、他のノードの制御パケットにより生成したトポロジー情報に基づいて、各隣接ノードと接続可能なノードを探索する（図２（ｃ））。図１に示す例では、隣接ノードＡ１と接続可能な複数のノードの中に、データの宛先ノードＹが含まれている。ここで、隣接ノードＡ１を経由して宛先ノードＹまでデータを送信する経路は、送信元ノードＸが宛先ノードＹに対してデータを送信するときの複数の経路候補の内の１つである。
送信元ノードＸは、少なくとも各経路候補の第１時間毎のリンク品質値を算出する（図２（ｄ））。各経路候補の第１時間毎のリンク品質の算出は、例えば、送信元ノードＸから宛先ノードＹまでの経路候補上のすべての隣接２ノード間の第１時間毎のリンク品質値を乗算して正規化すること等により行われる。図２に示す例では、送信元ノードＸから隣接ノードＡ１を経由して宛先ノードＹまでの経路候補の第１時間毎のリンク品質値がＳ＿ｙである場合を示している。
送信元ノードＸでは、他ノードから逐次転送されてくる制御パケット内の情報に基づいて、トポロジー情報同様、自ノードで保持するリンク情報を逐次更新する。

（１−３）本実施形態の通信方法
次に、図３を参照して、本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードから宛先ノードまでのデータの通信方法について説明する。図３は、その通信方法を示すフローチャートである。図３のフローチャートでは、図１に関連して、特に送信元ノードＸから宛先ノードＹへのデータの通信において、データの送信先ノードとしての隣接ノードの選択方法を示している。

図３では先ず、送信元ノードＸは、逐次更新されているリンク情報を参照して、自ノードと宛先ノードの間の第１時間毎のリンク品質値に基づいて、データの送信先ノードとしての隣接ノードを選択する（ステップＳ１）。前述したように、第１時間毎のリンク品質値は、所定時間の定常的なリンク品質を得るために比較的長期の時間であり、例えば第１時間毎の平均化されたリンク品質値である。ここで、リンク情報を参照した結果、送信元ノードＸから宛先ノードＹまでの経路候補として、隣接ノードＡ１を経由する経路と、隣接ノードＡ２を経由する経路の２つの経路候補が存在する場合を想定する（図１参照）。その場合、送信元ノードＸは、リンク情報を参照して、各経路候補の第１時間毎のリンク品質値を比較し、リンク品質の良好な経路候補、すなわち所定の第１品質値よりも良好な、いずれかの経路候補を選択する。そして、送信元ノードＸは、選択した経路を通過する隣接ノードを送信先ノード（図３の例では、隣接ノードＡ１）として選択する。

次に、送信元ノードＸは、送信先ノードとして選択した隣接ノードＡ１へデータを送信するが（ステップＳ２）、その結果、データ送信が失敗した場合を想定する。すなわち、送信元ノードＸは、隣接ノードＡ１からの再送制御信号 “ACK”を待つタイマを動作させ、所定時間内に“ACK”を受信しなかった場合を想定する（ステップＳ３）。このように、長時間の間の平均的に良好なリンク品質に基づいて経路候補を選択したにもかかわらず、送信元ノードとその隣接ノードの間の短期的なリンク品質の低下よって、“ACK”を受信できない場合が生じうる。

次に、送信元ノードＸは、逐次更新されているリンク情報を参照して、自ノードと隣接ノードの間の第２時間毎のリンク品質値に基づいて、データの送信先ノードとしての隣接ノードを選択する（ステップＳ４）。このとき、送信元ノードＸは、リンク情報を参照して、データの宛先ノードまで接続可能な複数の隣接ノードについて、第２時間毎のリンク品質値を比較し、リンク品質の良好な隣接ノード、すなわち所定の第２品質値よりも良好な、いずれかの隣接ノード（図３の例では、隣接ノードＡ２）を選択する。

そして、送信元ノードＸは、ステップＳ４で選択した隣接ノードＡ２を送信先ノードとして、データを再送する（ステップＳ５）。ステップＳ４では、比較的短時間毎に得るリンク品質に基づいて送信先ノードとしての隣接ノードを選択しているので、送信元ノードとその隣接ノードの間のリンク品質が短期間に低下することが生じても、データ送信時点においてリンク品質の良好な隣接ノードへデータを送信することができる。その結果、データ送信が成功すると、送信元ノードＸは、隣接ノードＡ２から再送制御信号として“ACK”を受信する（ステップＳ６）。

ノードＡ１へのデータ送信が完了すると、ノードＡ１がそのデータの送信元ノードとして、図３に示したノードＸと同様の処理を行う。以上の動作を繰り返すことで、本実施形態のアドホック無線ネットワークでは、各ノードが自律的にデータの最適な経路を逐次更新し、ノードＸからノードＹへのデータ送信が行われることになる。

以上説明したように、本実施形態のアドホック無線ネットワークによれば、送信元ノードは、データを新規に宛先ノードへ送信するときには、比較的長時間の第１時間毎の宛先ノードまでのリンク品質に基づいて、送信先ノードとして隣接ノードを選択する。そして、データを再送するときには、比較的短時間の第２時間毎の隣接ノードとの間のリンク品質に基づいて、送信先ノードとして隣接ノードを選択する。すなわち、送信元ノードと、データを新規に送信した隣接ノードの間のリンク品質が短時間の間に低下した場合であっても、データの再送時には、短時間のリンク品質の変化を反映して、適切な隣接ノードが送信先ノードとして選択される。よって、ある隣接ノードとのリンク品質が短時間の間に低下した場合に、その隣接ノードに対してデータの再送を繰り返すことが防止され、ノード間のデータ通信時間の遅延が抑制される。

（２）第２の実施形態
以下、第２の実施形態のアドホック無線ネットワークについて説明する。

（２−１）本実施形態のアドホック無線ネットワーク
図４は、本実施形態のアドホック無線ネットワークの構成例を示す。図４に示すアドホック無線ネットワークは、無線通信装置としてのノードＸ，Ｂ〜Ｇを含む。このようなアドホック無線ネットワークにおいて、ノードＸがノードＧに対してデータを送信する場合を想定する。すなわち、ノードＸは送信元ノードであり、ノードＧは宛先ノードである。

ネットワーク内の各ノードは、制御パケットとしてのＨＥＬＬＯパケットを他ノードへブロードキャストする。各ノードからブロードキャストされるＨＥＬＬＯパケットは、隣接ノードの情報と、自ノードと隣接ノードの間の平均リンク品質値とを含む。平均リンク品質値は、第１実施形態における第１時間毎のリンク品質値に相当し、所定時間における複数の瞬時リンク品質値のサンプルを平均化した値である。
ＨＥＬＬＯパケットに含まれる情報の例を図５に示す。図５は、図４に示すネットワーク内のノードＸからブロードキャストされるＨＥＬＬＯパケットに含まれる情報の例を示している。図５に示すように、ノードＸの隣接ノードはノードＢ，Ｃ，Ｄであり、各隣接ノードとの間の平均リンク品質値がそれぞれ、ＡＳ＿ｂ，ＡＳ＿ｃ，ＡＳ＿ｄであることを示している。

第１実施形態におけるリンク情報（図２参照）は、本実施形態におけるトポロジーリスト及び瞬時リンク品質リストの情報に相当する。本実施形態において、各ノードは、トポロジーリスト及び瞬時リンク品質リストを逐次生成、更新する。

トポロジーリストには、図２に示したリンク情報の内、隣接ノードの情報（図２（ａ））と、各隣接ノードと接続可能なノード（図２（ｃ））と、自ノードと他ノードとの第１時間毎のリンク品質値（図２（ｄ））としての平均リンク品質値とが記述されている。図４に示したアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードＸのトポロジーリストの例を、図６に示す。図６に示す例では、例えば、ノードＸの隣接ノードＢと接続可能なノードとしてノードＥ，Ｇが存在し、ノードＸとノードＥ，Ｇの平均リンク品質値がそれぞれ、ＡＳ＿ｅ，ＡＳ＿ｇ１であることを示している。同様に、ノードＸの隣接ノードＣと接続可能なノードとしてノードＦ，Ｇが存在し、ノードＸとノードＦ，Ｇの平均リンク品質値がそれぞれ、ＡＳ＿ｆ，ＡＳ＿ｇ２であることを示している。

瞬時リンク品質リストには、図２に示したリンク情報の内、自ノードＸと各隣接ノードとの間の第２時間毎のリンク品質値（図２（ｂ））としての瞬時リンク品質値とが記述されている。図４に示したアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードＸの瞬時リンク品質リストの例を、図７に示す。図７に示す例では、例えば、ノードＸとその隣接ノードＢ，Ｃ，Ｄの間の瞬時リンク品質値がそれぞれ、ＩＳ＿ｂ，ＩＳ＿ｃ，ＩＳ＿ｄであることを示している。

（２−２）ノードの構成
次に、無線通信装置としてのノードの構成について、図８を参照して説明する。
図８に示すように、このノードは、受信部１０１、平均リンク品質測定部１０２、トポロジーリスト作成部１０３、瞬時リンク品質測定部１０４、瞬時リンク品質リスト作成部１０５、宛先判定部１０６、データ格納部１０７、データ処理部１０８、第１送信先決定部１０９、送信パケット作成部１１０、送信バッファ１１１、送信部１１２、再送制御部１１３、再送パケット取得部１１４及び第２送信先決定部１１５、を含む。

（２−２−１）ＨＥＬＬＯパケットのブロードキャスト
図８に示す構成のノードにおいて、ＨＥＬＬＯパケットを生成して定期的にブロードキャストするときの動作は以下のとおりである。すなわち、ノードは、起動後、又は所定の間隔で隣接ノードと通信を試み、通信を確立させることによって隣接ノードが分かる。そして、平均リンク品質測定部１０２は、各隣接ノードからのＨＥＬＬＯパケットの無線品質（ＳＩＮＲ等）及び／又はトラフィック混雑度等を測定することにより、所定の第１時間毎の平均リンク品質値を得る。この平均リンク品質値は、所定時間における瞬時リンク品質値（無線品質及び／又はトラフィック混雑度等の瞬時値）の複数のサンプルを平均化した値である。そして、隣接ノードの情報と、自ノードと隣接ノードの間の平均リンク品質値とを含むＨＥＬＬＯパケットは送信パケット作成部１１０で生成される。その後、ＨＥＬＬＯパケットは、送信部１１２から隣接ノードへ向けて送信される。

（２−２−２）トポロジーリストの生成
図８に示す構成のノードにおいて、トポロジーリストを生成する動作は以下のとおりである。すなわち、受信部１０１が他ノードからブロードキャストされるＨＥＬＬＯパケットを受信して平均リンク品質測定部１０２へ送る。平均リンク品質測定部１０２は、隣接ノードからのＨＥＬＬＯパケットに基づき、その隣接ノードとの無線品質（ＳＩＮＲ等）及び／又はトラフィック混雑度等を測定してトポロジーリスト作成部１０３へ報告する。また、平均リンク品質測定部１０２は、隣接ノード以外のノードから転送されてきたＨＥＬＬＯパケットを、トポロジーリスト作成部１０３へ転送する。トポロジーリスト作成部１０３は、平均リンク品質測定部１０２の測定結果、及び転送された他ノードからのＨＥＬＬＯパケットに含まれる情報に基づいて、図６に例示したトポロジーリストを作成する。

このとき、自ノードと、自ノードの隣接ノードと接続可能な各ノードとの間の平均リンク品質値は、２ノード間の経路上で隣接する２ノード間の平均リンク品質値を乗算した値を基に算出される。例えば、図６において、自ノードであるノードＸとノードＧとの間の平均リンク品質値は、以下のとおり算出される。ノードＸとその隣接ノードＢとの間の平均リンク品質値をＡＳ＿ｂは、平均リンク品質測定部１０２により測定される。また、ノードＢとノードＥの間の平均リンク品質値ＡＳ＿ｂｅは、ノードＢ又はノードＥから送信されるＨＥＬＬＯパケットに含まれている。ノードＥとノードＧの間の平均リンク品質値ＡＳ＿ｅｇは、ノードＥ又はノードＧから送信されるＨＥＬＬＯパケットに含まれている。そこで、ノードＸは、自ノードからノードＧまでの平均リンク品質値を、（ＡＳ＿ｂ）×（ＡＳ＿ｂｅ）×（ＡＳ＿ｅｇ）の演算に基づいて算出する。

トポロジーリスト作成部１０３により作成されたトポロジーリストは、データ格納部１０７に格納されるとともに、逐次更新される。
図９は、トポロジーリストを更新するときの処理を示すフローチャートである。図９の処理は、例えば平均リンク品質値を測定するに当たって、リンク品質値の瞬時値の複数のサンプルを取得するために要する所定時間ごとに処理が行われる。その所定時間が経過すると（ステップＳ１０）、リンク品質値の瞬時値の複数のサンプルを平均化処理して平均リンク品質値が測定される（ステップＳ１２）。隣接ノード以外のノードから転送されてくるＨＥＬＬＯパケットは逐次取得される（ステップＳ１４）。ステップＳ１２及びＳ１４の結果に基づいてトポロジーリストが更新される（ステップＳ１６）。

（２−２−３）瞬時リンク品質リストの生成
図８に示す構成のノードにおいて、瞬時リンク品質リストを生成する動作は以下のとおりである。すなわち、受信部１０１が他ノードから受信するすべてのパケットを瞬時リンク品質測定部１０４へ送る。すなわち、ＨＥＬＬＯパケットに限られず、ユニキャストのパケット、再送制御信号を含むパケット等、すべてのパケットが、自ノードと隣接ノードとの間の瞬時リンク品質を測定するために利用される。瞬時リンク品質測定部１０４は、自ノードと各隣接ノードとの間の第２時間毎のリンク品質値として瞬時リンク品質値を測定して、瞬時リンク品質リスト作成部１０５へ報告する。瞬時リンク品質リスト作成部１０５は、瞬時リンク品質測定部１０４の測定結果に基づいて、図７に例示した瞬時リンク品質リストを作成する。

瞬時リンク品質リスト作成部１０５により作成された瞬時リンク品質リストは、データ格納部１０７に格納されるとともに、逐次更新される。
図１０は、瞬時リンク品質リストを更新するときの処理を示すフローチャートである。図１０の処理では先ず、リンク品質値の瞬時値が測定される（ステップＳ２０）。そして、ステップＳ２０の結果に基づいて瞬時リンク品質リストが更新される（ステップＳ２２）。

（２−２−４）自ノード発のデータパケットの送信
図８に示す構成の送信元ノードにおいて、自ノード発のデータパケットを送信する動作は以下のとおりである。すなわち、宛先ノードが決められたデータがデータ処理部１０８で生成され、第１送信先決定部１０９へ送られる。第１送信先決定部１０９は、データを新規に送信するときには、送信先ノードとしての隣接ノードをトポロジーリストを参照して決定し、その決定した送信先ノードを送信パケット作成部１１０へ報告する。送信パケット作成部１１０は、宛先ノードと第１送信先決定部１０９で決定した送信先ノードの情報をヘッダに含むデータパケットを作成する。このデータパケットは、送信バッファ１１１にいったん格納された上で、送信部１１２から送信される。

ここで、第１送信先決定部１０９は、以下のとおり、送信先ノードとしての隣接ノードを決定する。すなわち、第１送信先決定部１０９はトポロジーリストを参照し、自ノードの隣接ノードと接続可能なノードの中から、宛先ノードを探索する。探索の結果、宛先ノードが複数存在する、すなわち、複数の経路候補が存在する場合には、その中で自ノードとの平均リンク品質値が最も良好な経路候補が選択され、その経路候補を通過する隣接ノードが選択される。

再送制御部１１３は、送信先ノードから返信されてくる再送制御信号に基づいて、再送制御を行う。すなわち、所定時間内に“ACK”を受信しないときには、再送制御部１１３は、送信バッファ１１１に格納されているデータパケットを読み出して送信パケット作成部１１０へ供給するように、再送パケット取得部１１４を制御する。このとき、再送制御部１１３からの制御指令に応じて、第２送信先決定部１１５は、データパケットの再送先としての隣接ノードを、瞬時リンク品質リスト及びトポロジーリストを参照して決定する。

ここで、第２送信先決定部１１５は、以下のとおり、送信先ノード（再送先ノード）としての隣接ノードを決定する。すなわち、第２送信先決定部１１５は先ずトポロジーリストを参照し、宛先ノードと接続可能な隣接ノードを探索する。次に、第２送信先決定部１１５は瞬時リンク品質リストを参照し、宛先ノードと接続可能な隣接ノードの中から、自ノードとの瞬時リンク品質値が最も良好な隣接ノードを選択する。

（２−３）ノードの送信処理
次に、図１１のフローチャートを参照して、本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードがデータを送信するときの処理をさらに説明する。

図１１において先ず、データの送信元ノードにおいて、第１送信先決定部１０９がトポロジーリストを参照し、データの宛先ノードと接続可能な隣接ノードの内、自ノードと宛先ノードの間の平均リンク品質値が最も良好な隣接ノードを選択する（ステップＳ３０）。そして、送信元ノードは、ステップＳ３０で選択された隣接ノードを送信先ノードとして、送信対象のデータを含むデータパケットを生成して新規に送信する（ステップＳ３２）。

なお、ステップＳ３０では、平均リンク品質値が最も良好な隣接ノードを選択したが、これに限られない。所定の閾値よりも良好な平均リンク品質値である複数の隣接ノードの中から、任意に、又は別の条件と組合せて隣接ノードを選択するようにしてもよい。

ステップＳ３２のデータ送信に対して、送信先ノードから再送制御信号として“ACK”を所定時間内に受信した場合には（ステップＳ３４のＹＥＳ）、データ送信が完了する。そして、その送信先ノードにおいて、同様の処理が行われる。本実施形態のアドホック無線ネットワークでは、データが宛先ノードに送信されるまで自律的に送信先ノードとしての隣接ノードが選択されていくことになる。

ステップＳ３２のデータ送信に対して、送信先ノードから再送制御信号として“ACK”を所定時間内に受信しない場合には（ステップＳ３４のＮＯ）、再送処理が行われる。すなわち、データの送信元ノードにおいて、第２送信先決定部１１５がトポロジーリストと瞬時リンク品質リストを参照し、データの宛先ノードと接続可能な隣接ノードの内、瞬時リンク品質値が最も良好な隣接ノードを選択する（ステップＳ３６）。そして、送信元ノードは、ステップＳ３６で選択された隣接ノードを送信先ノードとして、送信対象のデータを含むデータパケットを生成して再送する（ステップＳ３８）。

なお、ステップＳ３６では、瞬時リンク品質値が最も良好な隣接ノードを選択したが、これに限られない。所定の閾値よりも良好な瞬時リンク品質値である複数の隣接ノードの中から、任意に、又は別の条件と組合せて隣接ノードを選択するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のアドホック無線ネットワークによれば、第１実施形態と同様に、送信元ノードと、データを新規に送信した隣接ノードの間のリンク品質が瞬時的に低下した場合であっても、データの再送時には、瞬時的なリンク品質の変化を反映して、適切な隣接ノードが送信先ノードとして選択される。よって、ある隣接ノードとのリンク品質が瞬時的に低下した場合に、その隣接ノードに対してデータの再送を繰り返すことが防止され、ノード間のデータ通信時間の遅延が抑制される。

（３）第３の実施形態
以下、第３の実施形態のアドホック無線ネットワークを構成するノードについて説明する。本実施形態のノードでは、第２実施形態のノードに対して、データの再送時における送信先ノードとして、より適切な隣接ノードを選択するために、複数の瞬時リンク品質が測定される。

（３−１）ノード構成
図１２に、本実施形態のノードの瞬時リンク品質測定部１０４の概略構成を示す。本実施形態のノードにおいて、瞬時リンク品質測定部１０４以外の構成については、図８に示したものと同一であり、重複説明を行わない。

図１２を参照すると、本実施形態のノードにおいて、瞬時リンク品質測定部１０４は、隣接ノード判定部１０４１と、トラフィック混雑度測定部１０４２と、フェージングピッチ測定部１０４３と、無線品質測定部１０４４とを備える。
隣接ノード判定部１０４１は、受信部１０１からの受信パケットが隣接ノードから送信されたものか否かを判定する。受信パケットが隣接ノードから送信されたものである場合には、その受信パケットが、トラフィック混雑度測定部１０４２、フェージングピッチ測定部１０４３及び無線品質測定部１０４４へ送られる。

トラフィック混雑度測定部１０４２は、隣接ノード毎に、隣接ノードとの間のトラフィック混雑度を測定する。フェージングピッチ測定部１０４３は、隣接ノード毎に、隣接ノードからのパケットに含まれる基準信号の電界強度の落ち込みの間隔、すなわち、フェージングピッチを測定する。無線品質測定部１０４４は、隣接ノード毎に、隣接ノードからのパケットの無線品質を示す値（以下、「無線品質値」という。）として、前述したＳＩＮＲ，ＳＮＲ，ＣＩＮＲ、又はＲＳＳＩのいずれかを測定する。各測定部は、短時間（前述した第２時間）毎に瞬時値を測定して、逐次瞬時リンク品質リスト作成部１０５へ送る。

瞬時リンク品質リスト作成部１０５は、隣接ノード毎に、瞬時リンク品質値として、無線品質値、トラフィック混雑度、フェージングピッチを含む瞬時リンク品質リストを作成する。この瞬時リンク品質リストの例を図１３に示す。瞬時リンク品質リスト作成部１０５により作成された瞬時リンク品質リストは、データ格納部１０７に格納されるとともに、逐次更新される。

（３−２）ノードの送信処理
次に、図１４のフローチャートを参照して、本実施形態のアドホック無線ネットワークにおいて、送信元ノードがデータを送信するときの処理を説明する。

図１４において先ず、データの送信元ノードにおいて、第１送信先決定部１０９がトポロジーリストを参照し、データの宛先ノードと接続可能な隣接ノードの内、自ノードと宛先ノードの間の平均リンク品質値が最も良好な隣接ノードを選択する（ステップＳ３０）。そして、送信元ノードは、ステップＳ３０で選択された隣接ノードを送信先ノードとして、送信対象のデータを含むデータパケットを生成して新規に送信する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２のデータ送信に対して、送信先ノードから再送制御信号として“ACK”を所定時間内に受信した場合には（ステップＳ３４のＹＥＳ）、データ送信が完了する。そして、その送信先ノードにおいて、同様の処理が行われる。本実施形態のアドホック無線ネットワークでは、データが宛先ノードに送信されるまで自律的に送信先ノードとしての隣接ノードが選択されていくことになる。
以上の処理は、図１１に示したものと同一である。

ステップＳ３２のデータ送信に対して、送信先ノードから再送制御信号として“ACK”を所定時間内に受信しない場合には（ステップＳ３４のＮＯ）、再送処理が行われる。このとき、データの送信元ノードにおいて、第２送信先決定部１１５がトポロジーリストと瞬時リンク品質リストを参照し、データの宛先ノードと接続可能な隣接ノードの内、無線品質値が良好な順に隣接ノードを選択する（ステップＳ３６ａ）。さらに、送信元ノードは、瞬時リンク品質リストを参照して、ステップＳ３６ａで選択された隣接ノードとの間のトラフィック混雑度が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３７ａ）。トラフィック混雑度が所定の閾値よりも小さい場合にはステップＳ３８へ進み、ステップＳ３６ａで選択された隣接ノードを送信先ノードとして、送信対象のデータを含むデータパケットを生成して再送する（ステップＳ３８）。このように、無線品質が良好で、かつトラフィックがそれほど混雑していない隣接ノードが優先的に選択されることになるので、データ再送が成功する確率が高くなる。

一方、ステップＳ３７ａでトラフィック混雑度が所定の閾値以上である場合には、ステップＳ３７ｂへ進む。宛先ノードと接続可能な隣接ノードが複数あれば（ステップＳ３７ｂのＹＥＳ）、ステップＳ３６ａへ戻り、次に無線品質値が良好な隣接ノードが選択される。

なお、ステップＳ３６ａで選択可能な隣接ノードは、その隣接ノードとの無線品質値が所定の閾値よりも良好な場合に限ることが好ましい。ある程度無線品質が良好でなければ、トラフィックが混雑していないとしても、隣接ノードとの間で無線通信が確立できない可能性が高いと考えられるためである。

以上説明したように、本実施形態のアドホック無線ネットワークによれば、送信元ノードがデータを再送するときの送信先ノードとして、無線品質が良好で、かつトラフィックがそれほど混雑していない隣接ノードが優先的に選択される。よって、第２実施形態のノードと比較して、再送先ノードとして、より適切な隣接ノードが選択される可能性を高めることができる。

（４）第４の実施形態
以下、第４の実施形態のアドホック無線ネットワークを構成するノードについて説明する。本実施形態のノードは、第３実施形態のノードと同一の構成を備えているが、ノードの送信処理が第３実施形態のものと異なる。

本実施形態のノードの送信処理を示すフローチャートを図１５に示す。図１５は、図１４と比較して、ステップＳ３７ｃの処理のみが異なる。
図１５に示す送信処理では、トラフィック混雑度の代わりに、フェージングピッチについて判定を行う。すなわち、送信元ノードは、瞬時リンク品質リストを参照して、ステップＳ３６ａで選択された隣接ノードとの間の無線通信におけるフェージングピッチが再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定する（ステップＳ３７ｃ）。フェージングピッチが再送制御信号の待機時間よりも短い場合にはステップＳ３８へ進み、データ再送が行われる。ここで、再送制御信号の待機時間は、隣接ノードへデータパケットを送信してから、その隣接ノードから再送制御信号（“ACK”,“NACK”又は“DTX”）を受信するまでの時間である。再送制御信号の待機時間として予め所定時間を設定しておいてもよいし、ステップＳ３２〜Ｓ３４の処理過程で、ステップＳ３２の送信時刻と、例えば“NACK”を受信するまでの時刻とに基づき上記待機時間の実時間を測定してもよい。

本実施形態に係る処理で、フェージングピッチと再送制御信号の待機時間を比較するのは、以下の理由による。すなわち、ステップＳ３２における新規のデータ送信が成功しなかったことが、フェージングにより送信元ノードと隣接ノードの間の信号の電界強度が落ち込むタイミングでデータ送信がなされたことに起因すると考えられる。このとき、フェージングピッチが再送制御信号の待機時間よりも長ければ、再送制御信号を受けてデータを再送するタイミングまで信号の電界強度が落ち込んだ状態が継続しており、再び信号の電界強度が落ち込んだタイミングでデータ再送が行われる可能性が高い。一方、フェージングピッチが再送制御信号の待機時間よりも短ければ、再送制御信号を受けてデータを再送するタイミングまで信号の電界強度が落ち込んだ状態が継続せず、信号の電界強度が回復したタイミングでデータ再送が行われる可能性が高い。よって、図１５のフローチャートでは、フェージングピッチが再送制御信号の待機時間よりも短い場合に、データ再送が成功する確率が高いと判断している。

以上説明したように、本実施形態のアドホック無線ネットワークによれば、送信元ノードがデータを再送するときの送信先ノードとして、無線品質が良好で、かつ無線通信のフェージングピッチが再送制御信号の待機時間よりも短い隣接ノードが優先的に選択される。よって、第３実施形態と同様、第２実施形態のノードと比較して、再送先ノードとして、より適切な隣接ノードが選択される可能性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の無線通信装置、無線通信方法は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのは勿論である。
各々の実施形態で言及した個々の特徴は適宜組み合わせることができる。例えば、図１６に示すように、図１４及び図１５の各々の判定プロセスであるステップＳ３７ａ及びステップＳ３７ｃを組み合わせてノードの送信処理を行うようにしてもよい。これにより、再送先ノードとして、さらに適切な隣接ノードが選択される可能性を高めることができる。

以上の各実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）
アドホック通信を行う複数の無線通信装置が属する無線ネットワーク内の無線通信装置であって、
データを新規に宛先ノードへ送信するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、宛先ノードまでの第１時間毎の第１リンク品質が所定の第１品質よりも良好となるような隣接ノードを送信先ノードとして選択する第１送信先決定部と、
前記データを再送するときには、前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、前記第１時間よりも短い第２時間毎の第２リンク品質が所定の第２品質よりも良好な隣接ノードを送信先ノードとして選択する第２送信先決定部と、
を備えた無線通信装置。（１）

（付記２）
前記第１リンク品質は、隣接ノードとの間の無線品質、又は隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度のいずれかを含み、
前記第２リンク品質は、隣接ノードとの間の無線品質、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度、又は隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチのいずれかを含む、
付記１に記載された無線通信装置。（２）

（付記３）
前記第２送信先決定部は、
前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度が所定の第１閾値よりも低いか否かを判定することで、隣接ノードを選択する、
付記２に記載された無線通信装置。（３）

（付記４）
前記第２送信先決定部は、
前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチが前記隣接ノードからの再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定することで、隣接ノードを選択する、
付記２に記載された無線通信装置。（４）

（付記５）
前記第２送信先決定部は、
前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度が所定の第１閾値よりも低いか否か、及び、隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチが前記隣接ノードからの再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定することで、隣接ノードを選択する、
付記２に記載された無線通信装置。（５）

（付記６）
アドホック通信を行う複数のノードが属する無線ネットワーク内の各ノードの無線通信方法であって、
データを新規に宛先ノードへ送信するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、宛先ノードまでの第１時間毎の第１リンク品質が所定の第１品質よりも良好となるような隣接ノードを送信先ノードとして選択し、
前記データを再送するときには、前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、前記第１時間よりも短い第２時間毎の第２リンク品質が所定の第２品質よりも良好な隣接ノードを送信先ノードとして選択する、
無線通信方法。（６）

（付記７）
前記データを再送するときに隣接ノードを送信先ノードとして選択することは、
前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度が所定の第１閾値よりも低いか否かを判定すること、を含む、
付記６に記載された無線通信方法。

（付記８）
前記データを再送するときに隣接ノードを送信先ノードとして選択することは、
前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチが前記隣接ノードからの再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定すること、を含む、
付記６に記載された無線通信方法。

（付記９）
前記データを再送するときに隣接ノードを送信先ノードとして選択することは、
前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度が所定の第１閾値よりも低いか否か、及び、隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチが前記隣接ノードからの再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定すること、を含む、
付記６に記載された無線通信方法。

Ｘ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｙ…ノード
１０１…受信部
１０２…平均リンク品質測定部
１０３…トポロジーリスト作成部
１０４…瞬時リンク品質測定部
１０５…瞬時リンク品質リスト作成部
１０６…宛先判定部
１０７…データ格納部
１０８…データ処理部
１０９…第１送信先決定部
１１０…送信パケット作成部
１１１…送信バッファ
１１２…送信部
１１３…再送制御部
１１４…再送パケット取得部
１１５…第２送信先決定部

Claims (6)

1. アドホック通信を行う複数の無線通信装置が属する無線ネットワーク内の無線通信装置であって、
   データを新規に宛先ノードへ送信するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、宛先ノードまでの第１時間毎の平均的な第１リンク品質が所定の第１品質よりも良好となるような隣接ノードを送信先ノードとして選択する第１送信先決定部と、
   前記データを再送するときには、前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、前記第１時間よりも短い第２時間毎の平均的な第２リンク品質が所定の第２品質よりも良好な隣接ノードを送信先ノードとして選択する第２送信先決定部と、
   を備えた無線通信装置。
2. 前記第１リンク品質は、隣接ノードとの間の無線品質、又は隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度のいずれかを含み、
   前記第２リンク品質は、隣接ノードとの間の無線品質、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度、及び隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチを含む、
   請求項１に記載された無線通信装置。
3. 前記第２送信先決定部は、
   前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度が所定の閾値よりも低いか否かを判定することで、隣接ノードを選択する、
   請求項２に記載された無線通信装置。
4. 前記第２送信先決定部は、
   前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチが前記隣接ノードからの再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定することで、隣接ノードを選択する、
   請求項２に記載された無線通信装置。
5. 前記第２送信先決定部は、
   前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、無線品質の良好な順に、隣接ノードとの間のトラフィックの混雑度が所定の閾値よりも低いか否か、及び、隣接ノードとの間の無線通信のフェージングピッチが前記隣接ノードからの再送制御信号の待機時間よりも短いか否かを判定することで、隣接ノードを選択する、
   請求項２に記載された無線通信装置。
6. アドホック通信を行う複数のノードが属する無線ネットワーク内の各ノードの無線通信方法であって、
   データを新規に宛先ノードへ送信するときには、宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、宛先ノードまでの第１時間毎の平均的な第１リンク品質が所定の第１品質よりも良好となるような隣接ノードを送信先ノードとして選択し、
   前記データを再送するときには、前記宛先ノードへ接続可能な隣接ノードの中から、前記第１時間よりも短い第２時間毎の平均的な第２リンク品質が所定の第２品質よりも良好な隣接ノードを送信先ノードとして選択する、
   無線通信方法。