JP5359862B2 - 無線通信装置、無線通信方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以上の処理は、図11に示したものと同一である。
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。
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。
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。
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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