JP5360655B2 - 端末装置、経路制御装置およびそれを備えた通信ネットワークシステム - Google Patents

Description

この発明は、経路を切り替える端末装置、経路制御を行なう経路制御装置およびそれを備えた通信ネットワークシステムに関するものである。

端末装置が近隣のアクセスポイントに接続し、帯域および通信遅延を測定し、その測定結果に基づいて、最も良いアクセスポイントを選択する方法が提案されている（非特許文献１）。

また、端末装置の個数およびスループットを考慮し、端末装置間で公平にアクセスポイントを選択する方法も提案されている（非特許文献２）。

更に、空き帯域を推定し、空き帯域が大きいアクセスポイントを選択する方法も提案されている（非特許文献３）。

Anthony J. Nicholson, Yatin Chawathe, Mike Y. Chen, Brain D. Noble, and David Wetherall, "Improved access point selection," MobiSys06, pp.233-245, 2006. Yutaka Fukuda, Yuji Oie, "Decentralized Access Point Selection Architecture for Wireless LANs," IEICE Trans. Comm., Vol. E90-B, No.9, pp.2513-2523, 2007. Suhua Tang, Hiroyuki Yomo, Mehdad N.Shirazi, Tetsuro Ueda, Ryu Miura, and Sadao Obana, "Improving Performance of WLAN with Joint AP Selection and Power Control," IEICE Technical Report, Vol. 109, No. 130, RCS2009-72, pp. 113-118, Jul., 2009.

各セルが多様にオーバーラップする無計画な形で設置されるＷｉＦｉのアクセスネットワークにおいて、移動端末の分布に空間的および時間的偏りが発生する。このような、アクセスネットワークにおいて、非特許文献１〜非特許文献３に開示された手法で経路選択を行なうと、各セルで負荷が偏る虞がある。

また、非特許文献１〜非特許文献３に開示された手法は、移動端末の接続先のアクセスポイントを切り替える際、該当の移動端末が発生する負荷（トラフィック量）を接続先のセルが収容可能か否かを考慮していない。そのため、切替先のアクセスポイントにおいても過負荷になった場合、制御が収束しなくなる虞がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ユーザに提供するスループットを最大化する端末装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、ユーザに提供するスループットを最大化するように経路制御を行なう経路制御装置を提供することである。

更に、この発明の別の目的は、ユーザに提供するスループットを最大化する端末装置を備えた通信ネットワークシステムを提供することである。

この発明によれば、端末装置は、ｉ（ｉは正の整数）個の無線インターフェースと、受信手段と、検出手段と、演算手段と、選択手段とを備える、ｉ個の無線インターフェースは、無線通信を行なう。受信手段は、ネットワークに接続されたｊ（ｊは正の整数）個の固定通信装置から定期的に送信されるｊ個の制御フレームのうちのｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個の制御フレームをチャネルを変えながらｉ個の無線インターフェースを用いて受信する。検出手段は、受信手段がｋ個の制御フレームを受信したときのｋ個の受信信号強度を検出する。演算手段は、ｋ個の受信信号強度に基づいて当該端末装置とｋ個の固定通信装置との間のｋ個の無線リンクの各々に対してデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算してｋ個の無線リンクにおけるｋ個の送信所要時間を取得し、ｋ個の制御フレームに含まれるｋ個のチャネル占有率とｋ個の送信所要時間とに基づいてｋ個の無線リンクの各々に対して単位時間当たりのチャネルの未使用時間割合をパケットの送信に用いた場合に達成できる最大スループットであるポテンシャルスループットを演算してｋ個の無線リンクにおけるｋ個のポテンシャルスループットを取得する。選択手段は、ｋ個のポテンシャルスループットに基づいてポテンシャルスループットの大きい順に接続先のｋ個の固定通信装置を選択する。そして、ｉ個の無線インターフェースのうちのｋ個の無線インターフェースは、それぞれ、選択手段によって選択されたｋ個の固定通信装置にインフラストラクチャモードで接続する。

好ましくは、端末装置は、切替手段を更に備える。切替手段は、ｋ個の無線リンクから任意に選択された第１の無線リンクにおけるリンク品質がしきい値よりも小さいとき、第１の無線リンクにおける実スループットよりも大きいポテンシャルスループットを有し、かつ、リンク品質がしきい値を超える第２の無線リンクを検出し、第１の無線リンクを第２の無線リンクに切り替える切替処理を実行する。

好ましくは、端末装置は、検知手段と、切替手段とを更に備える。検知手段は、送信用のパケットを保持する送信キューに単位時間当たりに格納されるパケットの個数である総入力レートが単位時間当たりに送信キューから取り出されるパケットの個数である総出力レートよりも多いか否かを判定する判定処理をｋ個の無線リンクについて実行し、ｋ個の無線リンクの少なくとも１つにおいて総入力レートが総出力レートよりも多いと判定したとき当該端末装置が過負荷であることを検知する。切替手段は、当該端末装置の過負荷が検知されると、当該端末装置が単位時間当たりに送受信するパケットの個数である通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する第１の無線リンクに、総入力レートが総出力レートよりも多いと判定された第２の無線リンクを切り替える。

また、この発明によれば、端末装置は、ｉ（ｉは正の整数）個の無線インターフェースと、受信手段と、検出手段と、演算手段と、選択手段とを備える。ｉ個の無線インターフェースは、無線通信を行なう。受信手段は、ｊ（ｊは正の整数）個の周辺端末装置から定期的に送信されるｊ個の制御フレームのうちのｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個の制御フレームをチャネルを変えながらｉ個の無線インターフェースを用いて受信する。検出手段は、受信手段がｋ個の制御フレームを受信したときのｋ個の受信信号強度を検出する。演算手段は、ｋ個の受信信号強度に基づいて当該端末装置とｋ個の周辺端末装置との間のｋ個の無線リンクの各々に対してデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算してｋ個の無線リンクにおけるｋ個の送信所要時間を取得し、ｋ個の制御フレームに含まれるｋ個のチャネル占有率とｋ個の送信所要時間とに基づいてｋ個の無線リンクの各々に対して単位時間当たりのチャネルの未使用時間割合をパケットの送信に用いた場合に達成できる最大スループットであるポテンシャルスループットを演算してｋ個の無線リンクにおけるｋ個のポテンシャルスループットを取得し、ｋ個の周辺端末装置からネットワークに接続された固定通信装置までのｋ個の第１の終端ポテンシャルスループットをｋ個の制御フレームから検出し、その検出したｋ個の第１の終端ポテンシャルスループットとｋ個のポテンシャルスループットとに基づいて、ｋ個の周辺端末装置を経由する場合の当該端末装置から固定通信装置までのｋ個の第２の終端ポテンシャルスループットを取得する。選択手段は、ｋ個の第２の終端ポテンシャルスループットに基づいて第２の終端ポテンシャルスループットが最大となる周辺端末装置を選択する。そして、ｉ個の無線インターフェースのいずれかの無線インターフェースは、選択手段によって選択された周辺端末装置に接続する。

更に、この発明によれば、経路制御装置は、検出手段と、切替手段とを備える。検出手段は、ネットワークに接続された第１の固定通信装置とインフラストラクチャモードで接続する第１の端末装置または第１の固定通信装置において、送信用のパケットを保持する送信キューに単位時間当たりに格納されるパケットの個数である総入力レートが単位時間当たりに送信キューから取り出されるパケットの個数である総出力レートよりも多くなる過負荷が検知されると、第１の端末装置または第１の固定通信装置とインフラストラクチャモードで接続された端末装置のうち、端末装置間でパケットの中継を行なわない第２の端末装置と、前記第２の端末装置が接続可能であり、かつ、前記第２の端末装置が単位時間当たりに送受信するパケットの個数である通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する第２の固定通信装置を検出する。切替手段は、検出された第２の端末装置の切替先を第２の固定通信装置に切り替えるための切替信号を前記第２の端末装置へ送信する切替処理を実行する。

好ましくは、切替手段は、通信量を伝送レートで除算した除算値、または通信量と伝送レートとの重み付き差分値からなる負荷の大きい順に切替処理を実行する。

好ましくは、経路制御装置は、検知手段を更に備える。検知手段は、第１の固定通信装置または第１の端末装置における総入力レートおよび総出力レートに基づいて、過負荷を検知する。そして、検出手段は、検知手段によって過負荷が検知されると、第２の固定通信装置を検出する。

好ましくは、経路制御装置は、受信手段を更に備える。受信手段は、過負荷を検知したことを示す過負荷通知を第１の固定通信装置または第１の端末装置から受信する。そして、検出手段は、受信手段から過負荷通知を受けると、第２の固定通信装置を検出する。

更に、この発明によれば、通信ネットワークシステムは、端末装置と、ｊ（ｊは正の整数）個の固定通信装置とを備える。端末装置は、ｉ（ｉは正の整数）個のチャネルで無線通信を行なう。そして、端末装置は、ｉ個の無線インターフェースと、受信手段と、第１の検出手段と、演算手段と、選択手段とを備える。ｉ個の無線インターフェースは、ｍ（ｍはｊ≦ｍを満たす整数）個のチャネルでそれぞれ無線通信を行なう。受信手段は、ｊ個の通信装置から定期的に送信されるｊ個の制御フレームのうちのｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個の制御フレームをチャネルを変えながらｉ個の無線インターフェースを用いて受信する。第１の検出手段は、受信手段がｋ個の制御フレームを受信したときのｋ個の受信信号強度を検出する。演算手段は、ｋ個の受信信号強度に基づいて当該端末装置とｋ個の固定通信装置との間のｋ個の無線リンクの各々に対してデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算してｋ個の無線リンクにおけるｋ個の送信所要時間を取得し、ｋ個の制御フレームに含まれるｋ個のチャネル占有率とｋ個の送信所要時間とに基づいてｋ個の無線リンクの各々に対して単位時間当たりのチャネルの未使用時間割合をパケットの送信に用いた場合に達成できる最大スループットであるポテンシャルスループットを演算してｋ個の無線リンクにおけるｋ個のポテンシャルスループットを取得する。選択手段は、ｋ≦ｉである場合、ｋ個のポテンシャルスループットに基づいてポテンシャルスループットの大きい順に接続先のｋ個の通信装置を選択する。そして、ｉ個の無線インターフェースのうちのｋ個の無線インターフェースは、それぞれ、選択手段によって選択されたｋ個の通信装置に接続する。一方、選択手段は、ｋ＞ｉである場合、ｋ個のポテンシャルスループットに基づいて、ポテンシャルスループットの大きい順に接続先のｉ個の通信装置を選択する。そして、ｉ個の無線インターフェースのうちのｋ個の無線インターフェースは、それぞれ、選択手段によって選択されたｉ個の通信装置に接続する。

好ましくは、通信ネットワークシステムは、経路制御装置を更に備える。経路制御装置は、ネットワークに接続される。端末装置は、ｊ個の固定通信装置のうちのｋ個の固定通信装置にインフラストラクチャモードで接続され、かつ、端末装置間でパケットの中継を行なっていない。経路制御装置は、第２の検出手段と、切替手段とを含む。第２の検出手段は、ｋ個の固定通信装置に含まれる第１の固定通信装置または端末装置において、送信用のパケットを保持する送信キューに単位時間当たりに格納されるパケットの個数である総入力レートが単位時間当たりに送信キューから取り出されるパケットの個数である総出力レートよりも多くなる過負荷が検知されると、端末装置が単位時間当たりに送受信するパケットの個数である通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する第２の固定通信装置を検出する。切替手段は、端末装置の接続先を第１の固定通信装置から第２の固定通信装置に切り替えるための切替信号を端末装置へ送信する切替処理を実行する。

この発明によれば、端末装置は、ポテンシャルスループットの大きい順にインフラストラクチャモードで接続する固定通信装置を選択し、その選択した固定通信装置にインフラストラクチャモードで接続する。

従って、この発明によれば、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

また、この発明によれば、端末装置は、周辺端末装置を介して固定通信装置と通信を行なう場合、自己から固定通信装置までのスループットである終端ポテンシャルスループットが最大である周辺端末装置に接続する。

従って、この発明によれば、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

更に、この発明によれば、経路制御装置は、第１の端末装置または第１の固定通信装置において過負荷が検知されると、第１の端末装置のうち、中継を行なっていない第２の端末装置を第１の固定通信装置から第２の固定通信装置に切り替える切替処理を行なう。そして、第２の固定通信装置は、第１の端末装置または第１の固定通信装置における通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する。その結果、第２の端末装置の接続先が第１の固定通信装置から第２の固定通信装置へ切り替えられると、第１の固定通信装置のローカルネットワークにおける過負荷が解消され、第１の固定通信装置のローカルネットワークにおけるスループットが向上する。

従って、この発明によれば、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

この発明の実施の形態による通信ネットワークシステムの構成を示す概略図である。 図１に示す端末装置１の構成図である。 図１に示すアクセスポイントの構成図である。 図１に示す経路制御装置の構成図である。 チャネル占有率を測定する概念図である。 １ビット当たりの送信所要時間を算出する方法を説明するための概念図である。 ポテンシャルスループットの概念図である。 マルチホップにおけるエンド−エンドのポテンシャルスループットの算出例を示す図である。 マルチホップにおけるエンド−エンドのポテンシャルスループットの他の算出例を示す図である。 総入力レートおよび総出力レートの概念図である。 初期の経路選択の方法を説明するための第１の概念図である。 初期の経路選択の方法を説明するための第２の概念図である。 接続先の候補となるアクセスポイントのリストを示す図である。 マルチホップによる経路選択を説明するための第１の概念図である。 マルチホップによる経路選択を説明するための第２の概念図である。 リンク品質の低下による経路切替を説明するための第１の概念図である。 リンク品質の低下による経路切替を説明するための第２の概念図である。 過負荷に伴う経路切替を説明するための第１の概念図である。 過負荷に伴う経路切替を説明するための第２の概念図である。 負荷リストの概念図である。 過負荷に伴う自律的な経路切替の概念図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による通信ネットワークシステムの構成を示す概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による通信ネットワークシステム１００は、端末装置１〜９と、アクセスポイント１０〜２１と、ネットワーク４０と、監視サーバ５０と、経路制御装置６０とを備える。

端末装置１〜９は、無線通信空間に配置される。そして、端末装置１〜９の各々は、例えば、ＷｉＦｉの無線インターフェースを備え、その備えた無線インターフェースによってインフラストラクチャモードまたはアドホックモードでアクセスポイント１０〜２１の少なくとも１つに接続する。

そして、端末装置１〜９の各々は、接続したアクセスポイントと無線通信を行う。

また、端末装置１〜９の各々は、自己が接続したアクセスポイントへのアップリンクにおけるトラフィックレートおよび伝送レートを後述する方法によって検出する。そして、端末装置１〜９の各々は、その検出したトラフィックレートおよび伝送レートを監視サーバ５０へ送信する。

更に、端末装置１〜９の各々は、後述する総入力レートと総出力レートとを測定し、その測定した総出力レートを監視サーバ５０へ送信する。

更に、端末装置１〜９の各々は、自己が接続可能なアクセスポイントからの受信信号強度を後述する方法によって測定する。そして、端末装置１〜９の各々は、その測定した受信信号強度を監視サーバ５０へ送信する。

アクセスポイント１０〜２１の各々は、ＷｉＦｉの無線インターフェースを備え、その備えた無線インターフェースを用いて端末装置１〜９と無線通信を行う。

また、アクセスポイント１０〜２１の各々は、無線通信によってビーコンフレームを定期的に送信する。

更に、アクセスポイント１０〜２１の各々は、自己にアクセスする端末装置へのダウンリンクにおけるトラフィックレートを後述する方法によって計測し、その計測したトラフィックレートを監視サーバ５０へ送信する。

更に、アクセスポイント１０〜２１の各々は、自己にアクセスする端末装置へのダウンリンクにおける総入力レートと総出力レートとを後述する方法によって計測し、その計測した総入力レートを監視サーバ５０へ送信する。

更に、アクセスポイント１０〜２１の各々は、チャネル占有率を測定し、その測定したチャネル占有率を監視サーバ５０へ送信する。

ネットワーク４０は、例えば、インターネットからなる。

監視サーバ５０は、ネットワーク４０に接続される。そして、監視サーバ５０は、端末装置１〜９の各々から、総入力レート、総出力レート、伝送レートおよびアップリンクにおけるトラフィックレート、接続可能なアクセスポイントに対応する受信信号強度を受信し、アクセスポイント１０〜２１の各々からダウンリンクにおける総入力レート、総出力レート、トラフィックレートおよびチャネル占有率を受信する。そして、監視サーバ５０は、その受信した総出力レート、総入力レート、伝送レート、トラフィックレート、チャネル占有率および受信信号強度を管理する。

経路制御装置６０は、ネットワーク４０に接続される。そして、経路制御装置６０は、ネットワーク４０を介して監視サーバ５０から総出力レート、総入力レート、伝送レート、トラフィックレート、チャネル占有率および受信信号強度を取得する。その後、経路制御装置６０は、その取得した総出力レート、総入力レート、伝送レート、トラフィックレート、チャネル占有率および受信信号強度に基づいて、後述する方法によって経路制御を行なう。

図２は、図１に示す端末装置１の構成図である。図２を参照して、端末装置１は、アンテナ１０１と、無線インターフェース１０２〜１０４と、キュー１０５〜１０７と、通信手段１０８と、アプリケーションモジュール１０９とを含む。

無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、ＷｉＦｉの無線通信方式によって無線通信を行う。そして、無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、インフラストラクチャモードでアクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）にアクセスし、アクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）との間でパケットを送受信する。また、無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、アクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）と他の端末装置の間でインフラストラクチャモードとアドホックモードでパケットを中継する。更に、無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、アクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）と他の端末装置を通じてアドホックモードでパケットを送受信する。

即ち、無線インターフェース１０２〜１０４は、それぞれ、キュー１０５〜１０７からパケットを取り出し、その取り出したパケットをアンテナ１０１を介して送信する。

また、無線インターフェース１０２〜１０４は、アンテナ１０１を介してパケットを受信する。そして、無線インターフェース１０２〜１０４は、パケットを受信したときの受信信号強度を検出し、その検出した受信信号強度およびパケットを通信手段１０８へ出力する。

なお、無線インターフェース１０２〜１０４は、相互に同じチャネルを用いてもよく、相互に異なるチャネルを用いてもよい。

キュー１０５〜１０７は、それぞれ、無線インターフェース１０２〜１０４に対応して設けられる。そして、キュー１０５〜１０７は、通信手段１０８からパケットを受け、その受けたパケットを保持する。

通信手段１０８は、アプリケーションモジュール１０９からパケットを受け、その受けたパケットをキュー１０５〜１０７に格納する。

また、通信手段１０８は、後述する方法によって、単位時間においてチャネルが使用中またはセンシング状態である割合をチャネル占有率として測定する。

更に、通信手段１０８は、受信信号強度と伝送レートとの関係を示すテーブルＴＢＬ１および受信信号強度とパケットエラー率との関係を示すテーブルＴＢＬ２を予め保持している。そして、通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４からパケットおよび受信信号強度を受ける。そうすると、通信手段１０８は、テーブルＴＢＬ１を参照して、無線インターフェース１０２〜１０５から受けた受信信号強度に対応する伝送レートを抽出し、その抽出した伝送レートを用いて後述する方法によってデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算する。そして、通信手段１０８は、その演算した１ビット当たりの送信所要時間と、後述するアクセスポイントが測定したチャネル占有率とを用いて後述する方法によって各無線インターフェース１０２〜１０５がデータを送信するときのポテンシャルスループットを演算する。

その後、通信手段１０８は、その演算したチャネル占有率を用いて後述するポテンシャルスループットを演算し、その演算したポテンシャルスループットに基づいて、後述する方法によって、各無線インターフェース１０２〜１０４の接続先のアクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）を選択する。

更に、通信手段１０８は、後述する方法によって、各無線インターフェース１０２〜１０４におけるトラフィック量を演算する。また、通信手段１０８は、後述する方法によって、単位時間当たりにキュー（キュー１０５〜１０７のいずれか）に格納するパケットの総数である総入力レートと、単位時間当たりにキュー（キュー１０５〜１０７のいずれか）から取り出されるパケットの総数である総出力レートとを検出する。そして、通信手段１０８は、トラフィック量、伝送レート、総入力レートおよび総出力レートを監視サーバ５０へ送信する。

更に、通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４から受けたパケットをアプリケーションモジュール１０９へ出力する。

アプリケーションモジュール１０９は、パケットを生成して通信手段１０８へ出力するとともに、通信手段１０８からパケットを受ける。

なお、図１に示す端末装置２〜９の各々も、図２に示す端末装置１と同じ構成からなる。

図３は、図１に示すアクセスポイント１０の構成図である。図３を参照して、アクセスポイント１０は、アンテナ１１１と、無線インターフェース１１２と、キュー１１３と、通信手段１１４と、有線インターフェース１１５とを含む。

無線インターフェース１１２は、ＷｉＦｉの無線通信方式によって所定のチャネルを用いて無線通信を行う。そして、無線インターフェース１１２は、キュー１１３からパケットを取り出し、その取り出したパケットをアンテナ１１１を介して送信する。

また、無線インターフェース１１２は、アンテナ１１１を介してパケットを受信する。そして、無線インターフェース１１２は、パケットを受信したときの受信信号強度を検出する。そうすると、無線インターフェース１１２は、受信信号強度およびパケットを通信手段１１４へ出力する。

キュー１１３は、無線インターフェース１１２に対応して設けられる。そして、キュー１１３は、通信手段１１４からパケットを受け、その受けたパケットを保持する。

通信手段１１４は、後述する方法によって、単位時間においてチャネルが使用中またはセンシング状態である割合をチャネル占有率として測定する。

また、通信手段１１４は、後述する方法によって、無線インターフェース１１２におけるトラフィック量を演算する。また、通信手段１１４は、後述する方法によって、単位時間当たりにキュー１１３に格納するパケットの総数である総入力レートと、単位時間当たりにキュー１１３から取り出されるパケットの総数である総出力レートとを検出する。そして、通信手段１１４は、トラフィック量、伝送レート、総入力レートおよび総出力レートを監視サーバ５０へ送信する。

更に、通信手段１１４は、無線インターフェース１１２から受けたパケットを有線インターフェース１１５へ出力する。

更に、通信手段１１４は、有線インターフェース１１５からパケットを受け、その受けたパケットをキュー１１３に格納する。

有線インターフェース１１５は、通信手段１１４からパケットを受け、その受けたパケットをネットワーク４０を介して監視サーバ５０へ送信する。

また、有線インターフェース１１５は、ネットワーク４０を介して経路制御装置６０から経路情報を受信し、その受信した経路情報を通信手段１１４へ出力する。

なお、図１に示すアクセスポイント１１〜２１の各々も、図３に示すアクセスポイント１０と同じ構成からなる。

図４は、図１に示す経路制御装置６０の構成図である。図４を参照して、経路制御装置６０は、有線インターフェース６１と、通信手段６２と、制御モジュール６３とを含む。

有線インターフェース６１は、ネットワーク４０を介してパケットを受信し、その受信したパケットを通信手段６２へ出力する。

また、有線インターフェース６１は、通信手段６２からパケットを受け、その受けたパケットを送信する。

通信手段６２は、有線インターフェース６１を介して監視サーバ５０から必要な情報を定期的に取得する。そして、通信手段６２は、その取得した必要な情報を制御モジュール６３へ出力する。

通信手段６２は、経路制御後の経路情報を制御モジュール６３から受け、その受けた経路情報を有線インターフェース６１を介して経路制御の対象となっている端末装置へ送信する。

制御モジュール６３は、必要な情報を通信手段６２から受け、その受けた必要な情報に基づいて、後述する方法によって経路制御を行ない、その制御後の経路情報を通信手段６２へ出力する。

経路選択に使用するメトリックについて説明する。

［チャネル占有率］
端末装置１〜９の各々の通信手段１０８は、単位時間においてチャネルが使用中またはセンシング状態である割合をチャネル占有率として測定する。より具体的には、端末装置１〜９の各々の通信手段１０８は、無線インターフェース１０２が単位時間においてパケットを送受信中またはセンシング状態である割合をチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ（１０２）として測定する。また、端末装置１〜９の各々の通信手段１０８は、無線インターフェース１０３，１０４についても同様にしてチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ（１０３），ＡＴＲ_ＳＴＡ（１０４）を測定する。

アクセスポイント１０〜２１の各々の通信手段１１４は、無線インターフェース１１２が単位時間においてパケットを送受信中またはセンシング状態である割合をチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ（１１２）として測定する。

図５は、チャネル占有率を測定する概念図である。タイマー３１およびカウンタ３２，３３は、端末装置１〜９の無線インターフェース１０２〜１０４の各々、およびアクセスポイント１０〜２１の無線インターフェース１１２に含まれる。また、タイマー３４および処理手段３５は、端末装置１〜９の通信手段１０８およびアクセスポイント１０〜２１の通信手段１１４に含まれる。

端末装置１〜９におけるチャネル占有率の具体的な測定方法について説明する。タイマー３１は、時刻情報を生成し、その生成した時刻情報をカウンタ３２，３３へ出力する。

カウンタ３２，３３は、タイマー３１から受けた時刻情報に基づいて、１スロットの期間（＝例えば、１μｓ）が経過すると、カウンタ値を“１”だけインクリメントして無線インターフェース１０２〜１０４が使用中でないときのスロットの個数ｎｕｍＯＦＦをカウントする。

また、カウンタ３３は、当該スロットの期間、チャネル（＝無線インターフェース１０２〜１０４）が使用中またはセンシング状態であるときのみカウンタ値を“１”だけインクリメントして無線インターフェース１０２〜１０４が使用中またはセンシング状態であるときのスロットの個数ｎｕｍＢｕｓｙをカウントする。

受信電力がキャリアセンス閾値よりも小さいとき、無線インターフェース１０２〜１０４が使用中でないと判定され、受信電力がキャリアセンス閾値以上であるとき、無線インターフェース１０２〜１０４が使用中またはセンシング状態であると判定される。

従って、カウンタ３２は、無線インターフェース１０２〜１０４の各々に含まれる判定手段から受信電力がキャリアセンス閾値よりも小さいことを示す信号ＯＦＦを受けると、スロットの個数ｎｕｍＯＦＦをカウントする。また、カウンタ３３は、無線インターフェース１０２〜１０４の各々に含まれる判定手段から受信電力がキャリアセンス閾値以上であることを示す信号ＢＵＳＹを受けると、スロットの個数ｎｕｍＢｕｓｙをカウントする。

そして、カウンタ３２は、そのカウントしたスロットの個数ｎｕｍＯＦＦを処理手段３５へ出力し、カウンタ３３は、そのカウントしたスロットの個数ｎｕｍＢｕｓｙを処理手段３５へ出力する。

タイマー３４は、時刻情報を生成して処理手段３５へ出力する。処理手段３５は、タイマー３４からの時刻情報に基づいて、例えば、１ｓの取得周期でカウンタ３２，３３からそれぞれスロットの個数ｎｕｍＯＦＦ，ｎｕｍＢｕｓｙを周期的に取得する。

周期ｔでのカウンタ値をｎｕｍＯＦＦ（ｔ），ｎｕｍＢｕｓｙ（ｔ）とする。そして、周期ｔでのチャネル占有率をＡＴＲ（ｔ）としたとき、最新のＴ周期でのチャネル占有率ＡＴＲ（Ｔ）は、次式によって与えられる。

この場合、算出に用いる周期データ数Ｔ、物理層のスロット長、およびカウンタ値の取得周期は、システムパラメータとして設定可能である。

また、物理層でスロットの使用中／使用中でないの判定を行なう際、ＤＩＦＳおよびＳＩＦＳを使用中と判定してスロットの個数ｎｕｍＢｕｓｙに加算するかどうかを設定可能にしてもよい。

より具体的には、送信側では、データフレームを送信するときＤＩＦＳを、ＡＣＫフレームを送信するときＳＩＦＳを使用中と判定してスロットの個数ｎｕｍＢｕｓｙに加算する。受信側では、データフレームを受信するときＤＩＦＳを、ＡＣＫフレームを受信するときＳＩＦＳを使用中と判定してスロットの個数ｎｕｍＢｕｓｙに加算する。

従って、処理手段３５は、スロットの個数ｎｕｍＯＦＦ，ｎｕｍＢｕｓｙに基づいて、式（１）を用いて、チャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ＝ＡＴＲ（Ｔ）を演算し、その演算したチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡを出力する。

アクセスポイント１０〜２１の各々においても、同様にして、チャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ＝ＡＴＲ（Ｔ）が演算される。

［１ビット当たりの送信所要時間］
端末装置１〜９の各々の通信手段１０８は、無線インターフェース１０２が通信を行なっている場合、無線インターフェース１０２の伝送レートＴｘＲａｔｅ（１０２）を無線インターフェース１０２とアクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）との間の無線リンクのリンク品質として検出する。端末装置１〜９の各々の通信手段１０８は、同様にして、無線インターフェース１０３，１０４の伝送レートＴｘＲａｔｅ（１０３），ＴｘＲａｔｅ（１０４）を無線インターフェース１０３，１０４とアクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）との間の無線リンクのリンク品質として検出する。

また、アクセスポイント１０〜２１の各々の通信手段１１４は、無線インターフェース１１２が通信を行なっている場合、無線インターフェース１１２の伝送レートＴｘＲａｔｅ（１１２）を無線インターフェース１１２と端末装置（端末装置１〜９のいずれか）との間の無線リンクのリンク品質として検出する。

端末装置１〜９およびアクセスポイント１０〜２１の各々は、通信を行なっていない無線リンクに対しては、以下の方法によって伝送レートを推定する。

端末装置１〜９の各々において、無線インターフェース１０２〜１０４は、ビーコンフレームを受信する際、またはデータフレームをオーバーヒアリング（傍受）する際に受信信号強度ＲＳＳＩ（１０２）〜ＲＳＳＩ（１０４）を検出し、その検出した受信信号強度ＲＳＳＩ（１０２）〜ＲＳＳＩ（１０４）を通信手段１０８へ出力する。

端末装置１〜９の各々において、通信手段１０８は、予め保持しているテーブルＴＢＬ１（伝送レートと受信信号強度との関係を示す）を参照して、受信信号強度ＲＳＳＩ（１０２）に対応する伝送レートｒ_{ＳＴＡ，ＡＰ}（１０２）を検出する。

図６は、１ビット当たりの送信所要時間を算出する方法を説明するための概念図である。図６を参照して、ペイロードサイズがＬバイトであるパケットをユニキャストする場合の送信所要時間は、ペイロードの送信時間だけではなく、ＤＩＦＳ、プリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）、および確認応答（ＡＣＫ）等の送信時間も含む。

そこで、一般的なＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットの長さ（例えば、５１２バイト）をＬとし、ＤＩＦＳ、ＳＩＦＳおよびプリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）等の伝送レートに依存しないオーバーヘッドをｔ^ＯＨ１＝ＤＩＦＳ＋（ＤＡＴＡのｐｒｅａｍｂｌｅ）＋ＳＩＦＳ＋（ＡＣＫのｐｒｅａｍｂｌｅ）とし、データフレームのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層およびＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層のｈｅａｄｅｒおよびＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）（＝３２バイト）と、ＡＣＫのアドレス（ａｄｄｒｅｓｓ）およびＦＣＳ（１０バイト）とを伝送レートｒで送信するときに要するオーバーヘッドをｔ^ＯＨ２（ｒ）＝（３２＋１０）×８／ｒとする。

端末装置１〜９の各々において、通信手段１０８は、ペイロードの１ビット当たりの送信所要時間ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰ，ＳＴＡ}を次式によって算出する。

なお、式（２）において、ＰＥＲ_{ＡＰ，ＳＴＡ}は、端末装置（＝端末装置１〜９のいずれか）とアクセスポイント（＝アクセスポイント１０〜２１のいずれか）との間の無線リンクにおけるパケットエラー率である。

また、端末装置１〜９およびアクセスポイント１０〜２１のレート制御方式が適応レートである場合、ＰＥＲ_{ＡＰ，ＳＴＡ}は、“０”に設定され、受信信号強度ＲＳＳＩから算出されたｒ_{ＡＰ，ＳＴＡ}のみが使用される。一方、端末装置１〜９およびアクセスポイント１０〜２１のレート制御方式が固定レートである場合、ＲＳＳＩから算出されたＰＥＲ_{ＡＰ，ＳＴＡ}が使用される。

端末装置１〜９の各々において、通信手段１０８は、受信信号強度ＲＳＳＩとパケットエラー率ＰＥＲとの関係を示すテーブルＴＢＬ２を予め保持しているので、テーブルＴＢＬ２を参照すれば、受信信号強度ＲＳＳＩに対応するパケットエラー率ＰＥＲ_{ＡＰ，ＳＴＡ}を取得できる。

そして、端末装置１〜９の各々において、通信手段１０８は、式（２）を用いて、無線インターフェース１０２〜１０４がデータフレームを送信するときの１ビット当たりの送信所要時間ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰ，ＳＴＡ}（１０２）〜ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰ，ＳＴＡ}（１０４）を演算する。

アクセスポイント１０〜２１の各々において、通信手段１１４は、端末装置１〜９の通信手段１０８と同様にして、無線インターフェース１１２がデータフレームを送信するときの１ビット当たりの送信所要時間ｔ^ｂｉｔ _{ＳＴＡ，ＡＰ}（１１２）を式（２）を用いて演算する。この場合、式（２）において、ｒ_{ＳＴＡ，ＡＰ}がｒ_{ＡＰ，ＳＴＡ}に代えて用いられる。

［ポテンシャルスループット］
ポテンシャルスループットＰＴとは、単位時間当たりのチャネル未使用時間割合を、ある端末装置が全て利用できたときに達成できる最大スループットを言う。

図７は、ポテンシャルスループットの概念図である。なお、図７は、パケットの送信時のオーバーヘッドおよび再送等を考慮しない場合のポテンシャルスループットの概念を示す。

図７を参照して、端末装置１〜４は、アクセスポイント１０と通信することによって、単位時間当たりにおいて、チャネルが使用中である割合が６０％（即ち、チャネル占有率ＡＴＲ（Ａｉｒ Ｔｉｍｅ Ｒａｔｉｏ）＝６０％）であるとき、新規に参入する端末装置５とアクセスポイント１０との間の無線リンクの伝送レートが５４Ｍｂｐｓであると推定された場合、残る４０％の分を使用して端末装置５が達成できる最大スループットＰＴは、ＰＴ＝（１−ＡＴＲ）＊５４＝２１．６Ｍｂｐｓである。

（ｉ）シングルホップにおけるポテンシャルスループット
アクセスポイントｊ（ｊは１０≦ｊ≦２１を満たす整数）におけるチャネル占有率をＡＴＲ_ＡＰｊとする。アクセスポイントｊは、ビーコンフレームの送信時に測定したチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰｊをビーコンフレームに含めて送信する。

端末装置ｉ（ｉは１≦ｉ≦９を満たす整数）は、アクセスポイントｊからビーコンフレームを受信した時に、受信信号強度ＲＳＳＩ_{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}を測定する。また、端末装置ｉは、ビーコンフレームから該当するアクセスポイントのチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰｊを読み取る。そして、端末装置ｉは、その測定した受信信号強度ＲＳＳＩ_{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}を用いて、上述した方法によって送信所要時間ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}を演算する。その後、端末装置ｉは、送信所要時間ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}と、チャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰｊとを次式に代入してポテンシャルスループットＰＴ_{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}を演算する。

なお、式（３）において、ＡＴＲ_ｍは、区間［０，１］に属するシステムパラメータである。そして、ＡＴＲ_ｍは、例えば、０．９５〜０．９８の範囲の値に設定される。０．９５〜０．９８の範囲の値は、パケットの衝突を考慮して決定されたものである。

算出されたポテンシャルスループットＰＴ_{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}がシステムパラメータであるＰＴ_ｍｉｎよりも小さければ、ポテンシャルスループットＰＴ_{ＡＰｊ，ＳＴＡｉ}をＰＴ_ｍｉｎとする。ＰＴ_ｍｉｎのデフォルト値は、最小の伝送レートに設定される。

端末装置１〜９の各々において、通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４におけるチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ（１０２）〜ＡＴＲ_ＡＰ（１０４）と、送信所要時間ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰ，ＳＴＡ}（１０２）〜ｔ^ｂｉｔ _{ＡＰ，ＳＴＡ}（１０４）とを式（３）に代入してポテンシャルスループットＰＴ_{ＡＰ，ＳＴＡ}（１０２）〜ＰＴ_{ＡＰ，ＳＴＡ}（１０４）を演算する。即ち、端末装置１〜９の各々の通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４毎にポテンシャルスループットＰＴ_{ＡＰ，ＳＴＡ}を演算する。

（ｉｉ）マルチホップにおけるポテンシャルスループット
（算出方法１）
アクセスポイント（アクセスポイント１０〜２１のいずれか）からｎ−１（ｎは２以上の整数）ホップ目に位置する端末装置（親端末）は、自己とアクセスポイントとの間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_ｎ−１を含むルータ広告ＲＡＤを生成し、その生成したルータ広告ＲＡＤを自己よりもアクセスポイント側と反対側に位置する端末装置（子端末）へ送信する。

子端末は、チャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡを含むビーコンフレームを受信し、そのビーコンフレームを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩを検出する。そして、子端末は、ビーコンフレームからチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡを取り出す。

そうすると、子端末は、テーブルＴＢＬ１を参照して、受信信号強度ＲＳＳＩに対応する伝送レートｒを検出し、その検出した伝送レートｒと、チャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡと、式（２），（３）とを用いて、自己と親端末との間の無線リンクにおけるポテンシャルスループットＰＴ_ｎを算出する。

アクセスポイントからｎホップ目に位置する端末装置とアクセスポイントとの間のエンド−エンドのポテンシャルスループットをＥＰＴ_ｎとしたとき、ｎホップ目に位置する端末装置は、ルータ広告ＲＡＤから取り出したポテンシャルスループットＥＰＴ_ｎ−１と、上述した方法によって演算したポテンシャルスループットＰＴ_ｎとを次式に代入してポテンシャルスループットをＥＰＴ_ｎを演算する。

ここで、アクセスポイントへの直接リンクを有し、無線通信を中継する端末装置は、２つのＷｉＦｉの無線インターフェースを装備する場合、一方の無線インターフェースをインフラストラクチャモードによるアクセスポイントへの接続に用い、他方の無線インターフェースをアドホックモードによる中継に用いる。

この場合、２つの無線インターフェースが用いる２つのチャネルは、同じであるとは限らない。

図８は、マルチホップにおけるエンド−エンドのポテンシャルスループットの算出例を示す図である。

なお、図８の（ａ）は、２つの無線インターフェースが同じチャネルを使用する場合を示し、図８の（ｂ）は、２つの無線インターフェースが異なるチャネルを使用する場合を示す。

図８を参照して、端末装置１の２つの無線インターフェースが同じチャネルを使用する場合、エンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_３（＝アクセスポイント１０−端末装置３間のポテンシャルスループット）は、次式によって算出される。

また、端末装置１の２つの無線インターフェースが相互に異なるチャネルを使用する場合、エンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_３（＝アクセスポイント１０−端末装置３間のポテンシャルスループット）は、次式によって算出される。

端末装置３は、式（５）または式（６）を用いてエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_３を算出する。

（算出方法２）
図９は、マルチホップにおけるエンド−エンドのポテンシャルスループットの他の算出例を示す図である。

なお、図９の（ａ）は、２つの無線インターフェースが同じチャネルを使用する場合を示し、図９の（ｂ）は、２つの無線インターフェースが異なるチャネルを使用する場合を示す。

アクセスポイントからｎ−１ホップ目に位置する中継端末（図９の端末装置２）は、自己と１ホップ目に位置する中継端末（図９の端末装置１）との間のパーシャルパスメトリックＰＰＭ_ｎ−１と、１ホップの端末（端末装置１）とアクセスポイント１０との間のポテンシャルスループットＰＴ_１と、チャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡとを含むビーコンフレームまたはルータ広告を生成し、その生成したビーコンフレームまたはルータ広告を子端末（端末装置３）へ送信する。

子端末（端末装置３）は、親端末（端末装置２）からのビーコンフレームまたはルータ広告を受信し、そのビーコンフレームまたはルータ広告を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩを検出する。そして、子端末（端末装置３）は、テーブルＴＢＬ１を参照して、受信信号強度ＲＳＳＩに対応する伝送レートｒを検出し、その検出した伝送レートｒと、ビーコンフレームまたはルータ広告から取り出したチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡとに基づいて、式（２），（３）を用いて、自端末と親端末（端末装置２）との間のポテンシャルスループットＰＴ_３を演算する。

そうすると、子端末（端末装置３）は、ビーコンフレームまたはルータ広告からパーシャルパスメトリックＰＰＭ_ｎ−１とポテンシャルスループットＰＴ_１とを取り出し、その取り出したパーシャルパスメトリックＰＰＭ_ｎ−１およびポテンシャルスループットＰＴ_１と、演算したポテンシャルスループットＰＴ_３とを次式に代入して子端末（端末装置３＝ｎホップ目の端末装置）とアクセスポイント１０との間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_ｎを演算する。

図９を参照して、端末装置１の２つの無線インターフェースが同じチャネルを使用する場合、エンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_３（＝アクセスポイント１０−端末装置３間のポテンシャルスループット）は、式（７）の上側の式によって算出される。

また、端末装置１の２つの無線インターフェースが相互に異なるチャネルを使用する場合、エンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_３（＝アクセスポイント１０−端末装置３間のポテンシャルスループット）は、式（７）の下側の式によって算出される。

端末装置１〜９の各々において、通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４の各々に対して、上述した算出方法１，２のいずれかを用いてエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_ｎ（１０２）〜ＥＰＴ_ｎ（１０４）を演算する。

［トラフィック量］
経路切替処理において必要となる端末装置が通信ネットワークシステム１００に与えるトラフィック負荷の指標として、トラフィックレートおよび伝送レートが挙げられる。アクセスポイントから端末装置ｉへのダウンリンクのトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＡＰ，ＳＴＡｉ}を、単位時間当たりに端末装置ｉ宛てのパケットがアクセスポイントの送信キューに挿入されるレートと定義する。

また、端末装置ｉからアクセスポイントへのアップリンクのトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＳＴＡｉ，ＡＰ}を、中継トラフィックを除く、端末装置ｉ発のパケットが単位時間当たりに端末装置ｉの送信キューに挿入されるレートと定義する。

そうすると、端末装置ｉのトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡｉは、次式によって与えられる。

従って、端末装置１〜９の各々は、上述した定義に従って、無線インターフェース１０２〜１０４に対するトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＳＴＡｉ，ＡＰ}（１０２）〜ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＳＴＡｉ，ＡＰ}（１０４）を測定し、その測定したトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＳＴＡｉ，ＡＰ}（１０２）〜ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＳＴＡｉ，ＡＰ}（１０４）を監視サーバ５０へ送信する。

また、アクセスポイント１０〜２１の各々は、上述した定義に従って、無線インターフェース１１２に対するトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＡＰ，ＳＴＡｉ}を測定し、その測定したトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＡＰ，ＳＴＡｉ}を監視サーバ５０へ送信する。

［負荷］
伝送レートＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡｉをアクセスポイントと端末装置ｉとの間のパケット通信に用いられるレートとする。この場合、任意の端末装置ｉが通信ネットワークシステム１００に与える負荷Ｌｏａｄ_ＳＴＡｉは、トラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡｉと、伝送レートＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡｉとの関数Ｌｏａｄ_ＳＴＡｉ＝ｆ（ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡｉ，ＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡｉ）によって定義される。

なお、負荷Ｌｏａｄ_ＳＴＡｉは、例えば、次の２つの式によって表わされる。

なお、式（１０）において、αおよびβの各々は、区間［０，１］の範囲の定数である。

［総入力レートおよび総出力レート］
総入力レート（ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ）は、アクセスポイントまたは端末装置の送信キューにおいて、単位時間当たりに挿入される総トラフィック量（総パケット数）である。

また、総出力レート（ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ）は、アクセスポイントまたは端末装置の送信キューにおいて、単位時間当たりに取り出される総トラフィック量（総パケット数）である。

端末装置ｉに接続する端末を端末装置ｊとする。アクセスポイントおよび端末装置ｉの総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅおよび総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅをそれぞれＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ、ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ、ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡｉ、およびＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡｉとする。

そうすると、アクセスポイントおよび端末装置ｉの総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅは、次式によって定義される。

図１０は、総入力レートおよび総出力レートの概念図である。図１０を参照して、アクセスポイントＡＰにおける総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰは、アクセスポイントＡＰから各端末装置ＳＴＡへのトラフィックの和に等しい。

また、端末装置ＳＴＡ_ｉにおける総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡｉは、端末装置ＳＴＡ_ｉ発のトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_{ＳＴＡｉ，ＡＰ}と端末装置ＳＴＡ_ｊ発の総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡｊとの和に等しい。

以下、この発明の実施の形態による経路選択および経路切替について説明する。

［初期経路選択］
通信ネットワークシステム１００に新規参入した端末装置（端末装置１〜９のいずれか）は、以下の方向によってアクセスポイントまたは端末装置に接続する。

（１）接続先のアクセスポイントが存在する場合
新規参入した端末装置１は、起動すると、無線インターフェース１０２〜１０４を用いて全てのチャネルを順にスキャンして周辺に存在するアクセスポイントからのビーコンフレームを収集する。そして、端末装置１は、自己が接続可能な接続先の候補となるアクセスポイントのリストＬ_ＡＰを作成する。

この場合、アクセスポイントは、常にチャネルを観測し、チャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰを算出する。そして、アクセスポイントは、その算出したチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰを含むビーコンフレームを生成し、その生成したビーコンフレームを送信する。

端末装置１は、以下の手順に従って接続先のアクセスポイントを決定する。

（手順１）起動後、接続先の候補となるアクセスポイントのリストを作成
（手順１−１）全チャネルを順にスキャンしてビーコンフレームを収集
（手順１−２）検知したビーコンフレームからビーコンフレームの受信信号強度ＲＳＳＩおよびチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰを取得
（手順１−３）接続可能なアクセスポイント毎にポテンシャルスループットＰＴを算出
（手順２）ポテンシャルスループットの大きい順に端末装置に装備された無線インターフェースの個数分のアクセスポイントを選択
（手順３）選択したアクセスポイントへ接続

具体的に説明する。図１１および図１２は、それぞれ、初期の経路選択の方法を説明するための第１および第２の概念図である。また、図１３は、接続先の候補となるアクセスポイントのリストを示す図である。

図１１を参照して、アクセスポイント１０〜１４が端末装置１の周辺に存在する場合を想定する。そして、アクセスポイント１０〜１４は、それぞれ、チャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１０〜ＡＴＲ_ＡＰ１４を含むビーコンフレームＢｃｏｎ１０〜Ｂｃｏｎ１４を送信する。

端末装置１の無線インターフェース１０２〜１０４は、全てのチャネルを順にスキャンし、ビーコンフレームＢｃｏｎ１０〜Ｂｃｏｎ１４を受信する（手順１−１）。この場合、無線インターフェース１０２〜１０４は、相互に同じチャネルを使用する場合もあれば、相互に異なるチャネルを使用する場合もある。また、無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、１個のチャネルを用いてビーコンフレームＢｃｏｎを受信することもあれば、２個以上のチャネルを順に用いてビーコンフレームを受信することもある。

端末装置１の無線インターフェース１０２がビーコンフレームＢｃｏｎ１０，Ｂｃｏｎ１１を受信し、無線インターフェース１０３がビーコンフレームＢｃｏｎ１２，Ｂｃｏｎ１３を受信し、無線インターフェース１０４がビーコンフレームＢｃｏｎ１４を受信したものとする。

そうすると、端末装置１において、無線インターフェース１０２は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１０，Ｂｃｏｎ１１を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１０，ＲＳＳＩ１１を検出し、ビーコンフレームＢｃｏｎ１０，Ｂｃｏｎ１１および受信信号強度ＲＳＳＩ１０，ＲＳＳＩ１１を通信手段１０８へ出力する。

同様に、端末装置１の無線インターフェース１０３は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１２，Ｂｃｏｎ１３および受信信号強度ＲＳＳＩ１２，ＲＳＳＩ１３を通信手段１０８へ出力し、無線インターフェース１０４は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１４および受信信号強度ＲＳＳＩ１４を通信手段１０８へ出力する。

そして、端末装置１の通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４からビーコンフレームＢｃｏｎ１０〜Ｂｃｏｎ１４および受信信号強度ＲＳＳＩ１０〜ＲＳＳＩ１４を受ける。その後、端末装置１の通信手段１０８は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１０〜Ｂｃｏｎ１４からそれぞれチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１０〜ＡＴＲ_ＡＰ１４を検出する（手順１−２）。

そうすると、端末装置１の通信手段１０８は、チャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１０および受信信号強度ＲＳＳＩ１０に基づいて、式（２），（３）を用いて端末装置１−アクセスポイント１０間の無線リンクにおけるポテンシャルスループットＰＴ１０を算出する。同様にして、端末装置１の通信手段１０８は、端末装置１−アクセスポイント１１〜１４間の無線リンクにおけるポテンシャルスループットＰＴ１１〜ＰＴ１４を算出する（手順１−３）。

そして、端末装置１の通信手段１０８は、接続先の候補となるアクセスポイントのリストＬ_ＡＰ（図１３参照）を作成する。この場合、ＰＴ１０＞ＰＴ１１＞ＰＴ１２＞ＰＴ１３＞ＰＴ１４の関係が成立するものとする。

その後、端末装置１の通信手段１０８は、ポテンシャルスループットＰＴ１０〜ＰＴ１４から大きい順に無線インターフェース１０２〜１０４の個数（＝３個）分のアクセスポイント１０〜１２を選択する（手順２）。

そして、端末装置１の無線インターフェース１０２〜１０４は、それぞれ、インフラストラクチャモードでアクセスポイント１０〜１２に接続する（手順３、図１２参照）。

その後、端末装置１は、無線インターフェース１０２〜１０４によってアクセスポイント１０〜１２とインフラストラクチャモードで無線通信を行なう。

アクセスポイント１０−無線インターフェース１０２間の無線リンクは、最も大きいポテンシャルスループットＰＴ１０を有し、アクセスポイント１１−無線インターフェース１０３間の無線リンクは、２番目に大きいポテンシャルスループットＰＴ１１を有し、アクセスポイント１２−無線インターフェース１０４間の無線リンクは、３番目に大きいポテンシャルスループットＰＴ１２を有する。

その結果、端末装置１は、接続可能なアクセスポイント１０〜１４からスループットを最大化できるアクセスポイント１０〜１２を選択して無線通信を行なう。

従って、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

（２）接続先のアクセスポイントが存在しない場合
図１４および図１５は、それぞれ、マルチホップによる経路選択を説明するための第１および第２の概念図である。

図１４を参照して、端末装置１がインフラストラクチャモードでアクセスポイント１０に接続され、端末装置２がインフラストラクチャモードでアクセスポイント１１に接続され、端末装置３，４がインフラストラクチャモードでアクセスポイント１２に接続されている状態で、端末装置５をマルチホップでアクセスポイント１０〜１２のいずれかに接続する場合を想定する。

新規参入した端末装置５は、アクセスポイント１０〜１２のローカルネットワークのいずれにも属さないため、アクセスポイント１０〜１２からのビーコンフレームを直接受信できない。

そこで、端末装置５は、無線インターフェース１０２〜１０４を用いて端末装置５の周辺に存在する端末装置１〜４（周辺端末装置）からのビーコンフレームまたはルータ広告を受信し、端末装置１〜４が端末装置５の周辺に存在することを検知する。

この場合、端末装置１〜４は、それぞれ、ビーコンフレームＢｃｏｎ１〜Ｂｃｏｎ４を送信するものとする。そして、ビーコンフレームＢｃｏｎ１は、端末装置１−アクセスポイント１０間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ１（１−１０）とチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ１とを含む。また、ビーコンフレームＢｃｏｎ２は、端末装置２−アクセスポイント１１間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ１（２−１１）とチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ２とを含む。更に、ビーコンフレームＢｃｏｎ３は、端末装置３−アクセスポイント１２間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ１（３−１２）とチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ３とを含む。更に、ビーコンフレームＢｃｏｎ４は、端末装置４−アクセスポイント１２間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ１（４−１２）とチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ４とを含む。

端末装置５において、無線インターフェース１０２は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１，Ｂｃｏｎ２を受信し、無線インターフェース１０３は、ビーコンフレームＢｃｏｎ３を受信し、無線インターフェース１０４は、ビーコンフレームＢｃｏｎ４を受信するものとする。

そうすると、端末装置５の無線インターフェース１０２は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１，Ｂｃｏｎ２を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を検出し、ビーコンフレームＢｃｏｎ１，Ｂｃｏｎ２および受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を通信手段１０８へ出力する。

また、端末装置５の無線インターフェース１０３は、ビーコンフレームＢｃｏｎ３を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ３を検出し、ビーコンフレームＢｃｏｎ３および受信信号強度ＲＳＳＩ３を通信手段１０８へ出力する。

更に、端末装置５の無線インターフェース１０４は、ビーコンフレームＢｃｏｎ４を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ４を検出し、ビーコンフレームＢｃｏｎ４および受信信号強度ＲＳＳＩ４を通信手段１０８へ出力する。

そして、端末装置５の通信手段１０８は、ビーコンフレームＢｃｏｎ１からポテンシャルスループットＥＰＴ１（１−１０）およびチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ１を取り出す。そして、端末装置５の通信手段１０８は、受信信号強度ＲＳＳＩ１、ポテンシャルスループットＥＰＴ１（１−１０）およびチャネル占有率ＡＴＲ_ＳＴＡ１に基づいて、上述した方法によって、端末装置５−アクセスポイント１０間のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_５−１０を算出する。

また、端末装置５の通信手段１０８は、同様にして、ビーコンフレームＢｃｏｎ２〜Ｂｃｏｎ４および受信信号強度ＲＳＳＩ２〜ＲＳＳＩ４に基づいて、ポテンシャルスループットＥＰＴ_５−１１，ＥＰＴ_{５−１２（３）}，ＥＰＴ_{５−１２（４）}を算出する。

そうすると、端末装置５の通信手段１０８は、ポテンシャルスループットＥＰＴ_５−１０，ＥＰＴ_５−１１，ＥＰＴ_{５−１２（３）}，ＥＰＴ_{５−１２（４）}から最大のポテンシャルスループットＥＰＴ_５−１１を選択し、無線インターフェース１０２〜１０４のいずれかを用いて端末装置２に接続する（図１５参照）。

そして、端末装置５は、端末装置２を経由してアクセスポイント１１とマルチホップで無線通信を行なう。つまり、端末装置５は、アドホックモードでアクセスポイント１１と無線通信を行なう。

このように、新規参入した端末装置５は、インフラストラクチャモードでアクセスポイント１０〜１２に接続できない場合、自己の周辺に存在する端末装置１〜４を検知し、端末装置１〜４を経由した場合のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ_５−１０，ＥＰＴ_５−１１，ＥＰＴ_{５−１２（３）}，ＥＰＴ_{５−１２（４）}から最大のポテンシャルスループットＥＰＴ_５−１１を選択してアクセスポイント１１とマルチホップで無線通信を行なう。

従って、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

端末装置１または５以外の端末装置が新規参入した場合も、その新規参入した端末装置は、上述した方法によってアクセスポイントに接続する。

［リンク品質の低下による経路切替］
図１６および図１７は、それぞれ、リンク品質の低下による経路切替を説明するための第１および第２の概念図である。

図１６を参照して、端末装置１が無線インターフェース１０２〜１０４によってそれぞれアクセスポイント１０〜１２と無線通信を行なっている場合を想定する。

端末装置１の通信手段１０８は、無線インターフェース１０２〜１０４がそれぞれアクセスポイント１０〜１２からビーコンフレームＢｃｏｎ１０〜Ｂｃｏｎ１２を受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１０〜ＲＳＳＩ１２の平均値ＲＳＳＩ１０＿ＡＶＥ〜ＲＳＳＩ１２＿ＡＶＥを定期的に取得する。

そして、端末装置１の通信手段１０８は、平均値ＲＳＳＩ１０＿ＡＶＥ〜ＲＳＳＩ１２＿ＡＶＥをしきい値ＲＳＳＩｔｈと比較し、平均値ＲＳＳＩ１０＿ＡＶＥ〜ＲＳＳＩ１２＿ＡＶＥがしきい値ＲＳＳＩｔｈよりも小さいとき、リンク品質が低下したと判定する。

この場合、平均値ＲＳＳＩ１０＿ＡＶＥ，ＲＳＳＩ１１＿ＡＶＥ≧ＲＳＳＩｔｈであり、ＲＳＳＩ１２＿ＡＶＥ＜ＲＳＳＩｔｈであるとする。

そうすると、端末装置１の通信手段１０８は、無線インターフェース１０４−アクセスポイント１２間のリンク品質が低下したことを検知する。

また、端末装置１の通信手段１０８は、上述した（手順１）〜（手順３）に従って、端末装置１−アクセスポイント１０〜１４間のポテンシャルスループットＰＴ１０〜ＰＴ１４を演算する。

その後、端末装置１の通信手段１０８は、ポテンシャルスループットＰＴ１０〜ＰＴ１４のうち、ポテンシャルスループットＰＴ１３が最も大きいことを検知する。そうすると、端末装置１の通信手段１０８は、アクセスポイント１３からの受信信号強度ＲＳＳＩがしきい値ＲＳＳＩｔｈよりも大きく、かつ、ポテンシャルスループットＰＴ１３が無線インターフェース１０４で得られているスループットよりも大きい場合、無線インターフェース１０４の接続先をアクセスポイント１２からアクセスポイント１３へ切り替える。即ち、端末装置１の通信手段１０８は、端末装置１−アクセスポイント１２間の無線リンクを端末装置１−アクセスポイント１３間の無線リンクに切り替える（図１７参照）。

なお、端末装置１の通信手段１０８は、無線インターフェース１０２−アクセスポイント１０間のリンク品質または無線インターフェース１０３−アクセスポイント１１間のリンク品質が低下した場合も、上述した方法によって、経路を切り替える。

これによって、端末装置１は、最大のスループットで無線通信を行なう。

従って、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

［過負荷に伴う経路切替］
図１８および図１９は、それぞれ、過負荷に伴う経路切替を説明するための第１および第２の概念図である。

図１８を参照して、端末装置１〜６は、１つの無線インターフェース（無線インターフェース１０２〜１０４のいずれか）を用いてインフラストラクチャモードでアクセスポイント１０に接続している。

また、端末装置７，８は、１つの無線インターフェース（無線インターフェース１０２〜１０４のいずれか）を用いてインフラストラクチャモードでそれぞれアクセスポイント１１，１２に接続している。

そして、端末装置１〜８のうち、端末装置３がアクセスポイント１２に接続可能であり、端末装置５，６がアクセスポイント１１とアクセスポイント１２とに接続可能であり、端末装置８は、アクセスポイント１０および１１に接続可能である。

監視サーバ５０は、端末装置１〜８におけるトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ８、伝送レートＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ８、総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ８、および総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ８を端末装置１〜８から受信して管理している。

また、監視サーバ５０は、接続先をアクセスポイント１２へ切替え可能な端末装置３，５，６がアクセスポイント１２からのビーコンフレームを受信した時に測定したＲＳＳＩ１２＿３，ＲＳＳＩ１２＿５，ＲＳＳＩ１２＿６を端末装置３，５，６から受信する。そして、監視サーバ５０は、接続先をアクセスポイント１１へ切替え可能な端末装置５，６，８がアクセスポイント１１からのビーコンフレームを受信した時に測定したＲＳＳＩ１１＿５，ＲＳＳＩ１１＿６，ＲＳＳＩ１１＿８を端末装置５，６，８から受信する。更に、監視サーバ５０は、接続先をアクセスポイント１０へ切替え可能な端末装置８がアクセスポイント１０からのビーコンフレームを受信した時に測定したＲＳＳＩ１０＿８を端末装置８から受信する。そして、監視サーバ５０は、ＲＳＳＩ１２＿３，ＲＳＳＩ１２＿５，ＲＳＳＩ１２＿６；ＲＳＳＩ１１＿５，ＲＳＳＩ１１＿６，ＲＳＳＩ１１＿８；ＲＳＳＩ１０＿８を管理する。

更に、監視サーバ５０は、アクセスポイント１０〜１２におけるチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１０〜ＡＴＲ_ＡＰ１２をアクセスポイント１０〜１２から受信して管理している。

更に、監視サーバ５０は、アクセスポイント１０〜１２における総入力レートと、総出力レートとをアクセスポイント１０〜１２から受信して管理している。

経路制御装置６０の制御モジュール６３は、トラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ８、伝送レートＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ８、総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ８、総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ８、伝送レートＴｘＲａｔｅ_ＡＰ１０〜ＴｘＲａｔｅ_ＡＰ１２、ＲＳＳＩ１０＿８，ＲＳＳＩ１１＿８，ＲＳＳＩ１１＿５，ＲＳＳＩ１１＿６，ＲＳＳＩ１２＿３，ＲＳＳＩ１２＿５，ＲＳＳＩ１２＿６およびチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１０〜ＡＴＲ_ＡＰ１２、総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１０〜ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１２および総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１０〜ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１２を監視サーバ５０から取得する。

そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置１〜８の総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ８、および総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１〜ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ８と、アクセスポイント１０〜１２の総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１０〜ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１２および総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１０〜ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＡＰ１２とに基づいて、端末装置１〜８およびアクセスポイント１０〜１２において過負荷が発生しているか否かを判定する。

より具体的には、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１が総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１よりも大きいか否かを判定することによって端末装置１において過負荷が発生しているか否かを判定する。端末装置２〜８およびアクセスポイント１０〜１２についても同様である。

その結果、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置１において過負荷が発生していることを検知する（図１８参照）。

経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置１において過負荷が発生していることを検知すると、インフラストラクチャモードでアクセスポイント１０に接続し、かつ、他の端末装置へ中継を行なっていない端末装置を端末装置１〜６から選択する。

この場合、端末装置１〜６の全てが他の端末装置へ中継を行なっていないものとする。

その後、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、接続先を切替え可能な端末装置３，５，６のトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ３，ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５，ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ６、および伝送レートＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ３，ＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ５，ＴｘＲａｔｅ_ＳＴＡ６に基づいて、端末装置３，５，６における負荷Ｌｏａｄ_ＳＴＡ３，Ｌｏａｄ_ＳＴＡ５，Ｌｏａｄ_ＳＴＡ６を式（９）または式（１０）によって演算する。

そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、負荷Ｌｏａｄ_ＳＴＡ３，Ｌｏａｄ_ＳＴＡ５，Ｌｏａｄ_ＳＴＡ６を大きい順に並べた負荷リストＬＡＤを作成する。

図２０は、負荷リストの概念図である。図２０を参照して、負荷リストＬＡＤは、負荷とアドレスとからなる。負荷およびアドレスは、相互に対応付けられる。

負荷は、上述した方法によって演算された負荷からなる。アドレスは、対応する負荷を有する端末装置のＭＡＣアドレスからなる。

負荷Ｌｏａｄ_ＳＴＡ３，Ｌｏａｄ_ＳＴＡ５，Ｌｏａｄ_ＳＴＡ６は、Ｌｏａｄ_ＳＴＡ５＞Ｌｏａｄ_ＳＴＡ６＞Ｌｏａｄ_ＳＴＡ３の関係を有するものとする。

そうすると、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、負荷リストＬＡＤを参照して、端末装置３，５，６のうち、最も大きい負荷を有する端末装置５を選択する。

そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置５が接続する可能性があるアクセスポイント１１，１２におけるチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１１，ＡＴＲ_ＡＰ１２およびＲＳＳＩ１１＿５，ＲＲＳＩ１２＿５に基づいて、端末装置５をアクセスポイント１１，１２へ切り替えたときに使用できるポテンシャルスループットＰＴ１１＿５，ＰＴ１２＿５を上述した方法によって算出する。

その後、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置５のトラフィックレートＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５およびアクセスポイント１１，１２におけるポテンシャルスループットＰＴ１１＿５，ＰＴ１２＿５に基づいて、ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５＜ＰＴ１１＿５およびＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５＜ＰＴ１２＿５のいずれが成立するかを判定する。そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５＜ＰＴ１１＿５およびＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５＜ＰＴ１２＿５の両方が成立すると判定し、ポテンシャルスループットＰＴ１１＿５，ＰＴ１２＿５の大きい順に並べた接続先アクセスポイントリストＬＡＰ_{ＳＴＡ−５}を作成する。

接続先アクセスポイントリストＬＡＰ_{ＳＴＡ−５}は、ＰＴ１１＿５＞ＰＴ１２＿５である場合、ＬＡＰ_{ＳＴＡ−５}＝［ＰＴ１１＿５：ＭＡＣａｄｄ１１／ＰＴ１２＿５：ＭＡＣａｄｄ１２］からなる。

引き続いて、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、過負荷が検知された端末装置１における総入力レートＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１および総出力レートＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１に基づいて、移動量ＳｈｉｆｔＲａｔｅ＝ＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１−ＯｕｔｇｏｉｎｇＲａｔｅ_ＳＴＡ１を演算する。

そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置３を経路切替リストＭＬ＝｛Ｎｕｌｌ｝に追加する（ＭＬ＝｛ＳＴＡ５→ＡＰ１１｝）。つまり、経路制御装置６０は、端末装置５をアクセスポイント１１へ移動させることを決定する。

その後、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置５をアクセスポイント１１へ移動させた後のアクセスポイント１０のローカルネットワークにおける負荷ＳｈｉｆｔＲａｔｅをＳｈｉｆｔＲａｔｅ＝ＳｈｉｆｔＲａｔｅ−ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５によって演算する。

引き続いて、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置５をアクセスポイント１１へ移動させた後のアクセスポイント１１におけるチャネル占有率ＡＴＲ_ＡＰ１１をＡＴＲ_ＡＰ１１＝ＡＴＲ_ＡＰ１１＋ＴｒａｆｆｉｃＲａｔｅ_ＳＴＡ５×ｔ_{ＳＴＡ５，ＡＰ１１}によって算出する。

ここで、ｔ_{ＳＴＡ５，ＡＰ１１}は、ＲＳＳＩ１１＿５に基づいて、式（２）を用いて計算された１ビット当たりの送信所要時間である。

そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、既に演算した端末装置５の接続先の切替後の負荷ＳｈｉｆｔＲａｔｅが“０”よりも小さいか否かを判定する。

ＳｈｉｆｔＲａｔｅ＜０である場合、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、端末装置５の接続先の切替を決定し、接続先（＝アクセスポイント１１）を端末装置５へ送信する。

そして、端末装置５は、経路制御装置６０から接続先（＝アクセスポイント１１）を受信し、接続先をアクセスポイント１０からアクセスポイント１１に切り替える（図１９参照）。

一方、ＳｈｉｆｔＲａｔｅ≧０である場合、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、負荷リストＬＡＤに基づいて、端末装置６を検出し、端末装置６を移動させるか否かを上述した方法によって決定する。

そして、経路制御装置６０の制御モジュール６３は、ＳｈｉｆｔＲａｔｅ＜０になるまで、負荷リストＬＡＤに基づいて、移動させる端末装置６，３を順次選択し、その選択した端末装置６，３を移動させるか否かを判定する。

このように、経路制御装置６０は、過負荷になった端末装置１を検知し、過負荷になった端末装置１と同じローカルネットワーク内に存在する端末装置１〜６を負荷の多い順に他のアクセスポイント１１，１２のローカルネットワーク内へ移動させる。従って、過負荷が発生した端末装置をアクセスポイント１１，１２のローカルネットワーク内へ移動させない場合もある。

その結果、アクセスポイント１０〜１２のローカルネットワークにおいて過負荷が発生せず、通信ネットワークシステム１００全体のスループットが向上する。

従って、ユーザに供給するスループットを最大化できる。

なお、この発明の実施の形態においては、各アクセスポイント１０〜２１において過負荷を検知した場合にも、その過負荷が検知されたローカルネットワーク内の端末装置を上述した方法によって他のローカルネットワークへ移動させる。

また、この発明の実施の形態においては、端末装置１〜９またはアクセスポイント１０〜２１が過負荷を検知してもよい。この場合、端末装置１〜９またはアクセスポイント１０〜２１の各々は、自己における過負荷を検知すると、経路切替要求と、移動量ＳｈｉｆｔＲａｔｅとを経路制御装置６０へ送信する。そして、経路制御装置６０は、経路切替要求に基づいて、上述した方法によって、過負荷が発生しないように、端末装置の接続先を切り替える。

図２１は、過負荷に伴う自律的な経路切替の概念図である。図２１を参照して、端末装置５は、端末装置２を介してアクセスポイント１１とマルチホップで無線通信を行なっている。

最も下位に位置する端末装置５は、上述した方法によって、自己が過負荷であることを自律的に検知すると、端末装置１〜４が自己の周辺に存在することを上述した方法によって検知する。

そして、端末装置５は、端末装置１〜４からのビーコンフレームＢｃｏｎ１〜Ｂｃｏｎ４に基づいて、上述した方法によって、端末装置１〜４を経由した場合のエンド−エンドのポテンシャルスループットＥＰＴ（５−１−１０），ＥＰＴ（５−２−１１），ＥＰＴ（５−３−１２），ＥＰＴ（５−４−１２）を演算する。

その後、端末装置５は、ポテンシャルスループットＥＰＴ（５−１−１０），ＥＰＴ（５−２−１１），ＥＰＴ（５−３−１２），ＥＰＴ（５−４−１２）から最大のポテンシャルスループットＥＰＴ（５−１−１０）を選択し、ポテンシャルスループットＥＰＴ（５−１−１０）が自端末でのＩｎｃｏｍｉｎｇＲａｔｅよりも大きい場合、端末装置５−端末装置２−アクセスポイント１１からなる経路を端末装置５−端末装置１−アクセスポイント１０からなる経路に切り替える。

その結果、端末装置５を送信元または送信先とする通信のスループットが向上する。

従って、ユーザに提供するスループットを最大化できる。

なお、上記においては、総入力レートが総出力レートよりも大きいとき、過負荷であると判定すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、総入力レートから総出力レートを減算した減算結果が一定時間以上の間、正であれば、過負荷であると判定するようにしてもよい。この場合、一定時間は、１０秒よりも短い時間であって、経路切替に要する時間よりも長い時間に設定される。

また、この発明の実施の形態においては、端末装置１〜９およびアクセスポイント１０〜２１の出力キューの長さが任意の閾値を一定時間以上越える場合に過負荷と判定するようにしてもよい。

更に、上記においては、端末装置１〜９の各々は、３個の無線インターフェース１０２〜１０４を備えると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、端末装置１〜９の各々は、ｉ（ｉは正の整数）個の無線インターフェースを備えていればよい。

無線インターフェースの個数が１個である場合、上述した（手順１）〜（手順３）によって選択される接続先のアクセスポイントは、最大のポテンシャルスループットを有するアクセスポイントである。

更に、初期経路選択においては、一般的に、ｊ（ｊは正の整数）個のアクセスポイントがビーコンフレームを定期的に送信し、端末装置１〜９の各々は、ｊ個のビーコンフレームのうち、ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個のビーコンフレームを受信する。

更に、この発明の実施の形態においては、通信ネットワークシステム１００は、端末装置１〜９と、アクセスポイント１０〜２１とを備えていればよい。端末装置１〜９と、アクセスポイント１０〜２１とを備えていれば、上述した初期経路選択、リンク品質の低下に伴う経路切替、および自律的な経路切替によって、通信ネットワークシステム１００におけるスループットが向上し、ユーザに提供するスループットを最大化できるからである。

なお、この発明の実施の形態においては、端末装置１〜９の各々において、ビーコンフレームまたはルータ広告を受信する無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、「受信手段」を構成し、ビーコンフレームまたはルータ広告を受信したときの受信信号強度を検出する無線インターフェース１０２〜１０４の各々は、「検出手段」を構成し、上述した方法によって、複数のアクセスポイントとの間の経路における複数のポテンシャルスループットＰＴを演算する通信手段１０８は、「演算手段」を構成し、複数のポテンシャルスループットＰＴに基づいてポテンシャルスループットの大きい順に接続先のアクセスポイントを選択する通信手段１０８は、「選択手段」を構成する。

また、この発明の実施の形態においては、端末装置１〜９の各々において、リンク品質が低下した場合に経路を切り替える通信手段１０８は、「切替手段」を構成する。

更に、この発明の実施の形態においては、端末装置１〜９の各々において、過負荷を検知する通信手段１０８は、「検知手段」を構成し、過負荷の検知に伴って経路を切り替える通信手段１０８は、「切替手段」を構成する。

更に、この発明の実施の形態においては、経路制御装置６０において、過負荷を検知する制御モジュール６３は、「検知手段」を構成し、過負荷が検知された端末装置におけるトラフィックレートよりも大きいポテンシャルスループットを有するアクセスポイントを検出する制御モジュール６３は、「検出手段」を構成し、接続先を送信する制御モジュール６３は、「切替手段」を構成し、経路切替要求を端末装置１〜９から受信する制御モジュール６３は、「受信手段」を構成する。

更に、この発明の実施の形態においては、ビーコンフレームまたはルータ広告は、「制御フレーム」を構成する。

更に、この発明の実施の形態においては、端末装置１〜９が送信する経路切替要求は、「過負荷通知」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、ユーザに提供するスループットを最大化する端末装置に適用される。また、この発明は、ユーザに提供するスループットを最大化するように経路制御を行なう経路制御装置に適用される。更に、この発明は、ユーザに提供するスループットを最大化する端末装置を備えた通信ネットワークシステムに適用される。

１〜９ 端末装置、１０〜２１ アクセスポイント、３１，３４ タイマー、３２，３３ カウンタ、３５ 処理手段、４０ ネットワーク、５０ 監視サーバ、６０ 経路制御装置、６１，１１５ 有線インターフェース、６２，１０８，１１４ 通信手段、６３ 制御モジュール、１００ 通信ネットワークシステム、１０１，１１１ アンテナ、１０２〜１０４，１１２ 無線インターフェース、１０５〜１０７，１１３ キュー、１０９ アプリケーションモジュール。

Claims (10)

1. 無線通信を行なうｉ（ｉは正の整数）個の無線インターフェースと、
   ネットワークに接続されたｊ（ｊは正の整数）個の固定通信装置から定期的に送信されるｊ個の制御フレームのうちのｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個の制御フレームをチャネルを変えながら前記ｉ個の無線インターフェースを用いて受信する受信手段と、
   前記受信手段が前記ｋ個の制御フレームを受信したときのｋ個の受信信号強度を検出する検出手段と、
   前記ｋ個の受信信号強度に基づいて当該端末装置とｋ個の固定通信装置との間のｋ個の無線リンクの各々に対してデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算して前記ｋ個の無線リンクにおけるｋ個の送信所要時間を取得し、前記ｋ個の制御フレームに含まれるｋ個のチャネル占有率と前記ｋ個の送信所要時間とに基づいて前記ｋ個の無線リンクの各々に対して単位時間当たりのチャネルの未使用時間割合をパケットの送信に用いた場合に達成できる最大スループットであるポテンシャルスループットを演算して前記ｋ個の無線リンクにおけるｋ個のポテンシャルスループットを取得する演算手段と、
   前記ｋ個のポテンシャルスループットに基づいて前記ポテンシャルスループットの大きい順に接続先のｋ個の固定通信装置を選択する選択手段とを備え、
   前記ｉ個の無線インターフェースのうちのｋ個の無線インターフェースは、それぞれ、前記選択手段によって選択された前記ｋ個の固定通信装置にインフラストラクチャモードで接続する、端末装置。
2. 前記ｋ個の無線リンクから任意に選択された第１の無線リンクにおけるリンク品質がしきい値よりも小さいとき、前記第１の無線リンクにおける実スループットよりも大きいポテンシャルスループットを有し、かつ、前記リンク品質が前記しきい値を超える第２の無線リンクを検出し、前記第１の無線リンクを前記第２の無線リンクに切り替える切替処理を実行する切替手段を更に備える、請求項１に記載の端末装置。
3. 送信用のパケットを保持する送信キューに単位時間当たりに格納されるパケットの個数である総入力レートが単位時間当たりに前記送信キューから取り出されるパケットの個数である総出力レートよりも多いか否かを判定する判定処理を前記ｋ個の無線リンクについて実行し、前記ｋ個の無線リンクの少なくとも１つにおいて前記総入力レートが前記総出力レートよりも多いと判定したとき当該端末装置が過負荷であることを検知する検知手段と、
   当該端末装置の過負荷が検知されると、当該端末装置が単位時間当たりに送受信するパケットの個数である通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する第１の無線リンクに、前記総入力レートが前記総出力レートよりも多いと判定された第２の無線リンクを切り替える切替手段とを更に備える、請求項１に記載の端末装置。
4. 無線通信を行なうｉ（ｉは正の整数）個の無線インターフェースと、
   ｊ（ｊは正の整数）個の周辺端末装置から定期的に送信されるｊ個の制御フレームのうちのｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個の制御フレームをチャネルを変えながら前記ｉ個の無線インターフェースを用いて受信する受信手段と、
   前記受信手段が前記ｋ個の制御フレームを受信したときのｋ個の受信信号強度を検出する検出手段と、
   前記ｋ個の受信信号強度に基づいて当該端末装置とｋ個の周辺端末装置との間のｋ個の無線リンクの各々に対してデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算して前記ｋ個の無線リンクにおけるｋ個の送信所要時間を取得し、前記ｋ個の制御フレームに含まれるｋ個のチャネル占有率と前記ｋ個の送信所要時間とに基づいて前記ｋ個の無線リンクの各々に対して単位時間当たりのチャネルの未使用時間割合をパケットの送信に用いた場合に達成できる最大スループットであるポテンシャルスループットを演算して前記ｋ個の無線リンクにおけるｋ個のポテンシャルスループットを取得し、前記ｋ個の周辺端末装置からネットワークに接続された固定通信装置までのｋ個の第１の終端ポテンシャルスループットを前記ｋ個の制御フレームから検出し、その検出したｋ個の第１の終端ポテンシャルスループットと前記ｋ個のポテンシャルスループットとに基づいて、前記ｋ個の周辺端末装置を経由する場合の当該端末装置から前記固定通信装置までのｋ個の第２の終端ポテンシャルスループットを取得する演算手段と、
   前記ｋ個の第２の終端ポテンシャルスループットに基づいて前記第２の終端ポテンシャルスループットが最大となる周辺端末装置を選択する選択手段とを備え、
   前記ｉ個の無線インターフェースのいずれかの無線インターフェースは、前記選択手段によって選択された周辺端末装置に接続する、端末装置。
5. ネットワークに接続された第１の固定通信装置とインフラストラクチャモードで接続する第１の端末装置または前記第１の固定通信装置において、送信用のパケットを保持する送信キューに単位時間当たりに格納されるパケットの個数である総入力レートが単位時間当たりに前記送信キューから取り出されるパケットの個数である総出力レートよりも多くなる過負荷が検知されると、前記第１の端末装置または前記第１の固定通信装置とインフラストラクチャモードで接続された端末装置のうち、端末装置間でパケットの中継を行なわない第２の端末装置と、前記第２の端末装置が接続可能であり、かつ、前記第２の端末装置が単位時間当たりに送受信するパケットの個数である通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する第２の固定通信装置を検出する検出手段と、
   前記検出された第２の端末装置の切替先を第２の固定通信装置に切り替えるための切替信号を前記第２の端末装置へ送信する切替処理を実行する切替手段とを備える経路制御装置。
6. 前記切替手段は、前記通信量を伝送レートで除算した除算値、または前記通信量と前記伝送レートとの重み付き差分値からなる負荷の大きい順に前記切替処理を実行する、請求項５に記載の経路制御装置。
7. 前記第１の固定通信装置または前記第１の端末装置における前記総入力レートおよび前記総出力レートに基づいて、前記過負荷を検知する検知手段を更に備え、
   前記検出手段は、前記検知手段によって前記過負荷が検知されると、前記第２の固定通信装置を検出する、請求項５に記載の経路制御装置。
8. 前記過負荷を検知したことを示す過負荷通知を前記第１の固定通信装置または前記第１の端末装置から受信する受信手段を更に備え、
   前記検出手段は、前記受信手段から前記過負荷通知を受けると、前記第２の固定通信装置を検出する、請求項５に記載の経路制御装置。
9. ｉ（ｉは正の整数）個のチャネルで無線通信を行なう端末装置と、
   ｊ（ｊは正の整数）個の固定通信装置とを備え、
   前記端末装置は、
   ｍ（ｍはｊ≦ｍを満たす整数）個のチャネルでそれぞれ無線通信を行なうｉ個の無線インターフェースと、
   前記ｊ個の固定通信装置から定期的に送信されるｊ個の制御フレームのうちのｋ（ｋは１≦ｋ≦ｊを満たす整数）個の制御フレームをチャネルを変えながら前記ｉ個の無線インターフェースを用いて受信する受信手段と、
   前記受信手段が前記ｋ個の制御フレームを受信したときのｋ個の受信信号強度を検出する第１の検出手段と、
   前記ｋ個の受信信号強度に基づいて当該端末装置とｋ個の固定通信装置との間のｋ個の無線リンクの各々に対してデータの１ビット当たりの送信所要時間を演算して前記ｋ個の無線リンクにおけるｋ個の送信所要時間を取得し、前記ｋ個の制御フレームに含まれるｋ個のチャネル占有率と前記ｋ個の送信所要時間とに基づいて前記ｋ個の無線リンクの各々に対して単位時間当たりのチャネルの未使用時間割合をパケットの送信に用いた場合に達成できる最大スループットであるポテンシャルスループットを演算して前記ｋ個の無線リンクにおけるｋ個のポテンシャルスループットを取得する演算手段と、
   前記ｋ個のポテンシャルスループットに基づいて前記ポテンシャルスループットの大きい順に接続先のｋ個の固定通信装置を選択する選択手段とを備え、
   前記ｉ個の無線インターフェースのうちのｋ個の無線インターフェースは、それぞれ、前記選択手段によって選択された前記ｋ個の固定通信装置に接続する、通信ネットワークシステム。
10. ネットワークに接続された経路制御装置を更に備え、
    前記端末装置は、ｊ個の固定通信装置のうちのｋ個の固定通信装置にインフラストラクチャモードで接続され、かつ、端末装置間でパケットの中継を行なっておらず、
    前記経路制御装置は、
    前記ｋ個の固定通信装置に含まれる第１の固定通信装置または前記端末装置において、送信用のパケットを保持する送信キューに単位時間当たりに格納されるパケットの個数である総入力レートが単位時間当たりに前記送信キューから取り出されるパケットの個数である総出力レートよりも多くなる過負荷が検知されると、前記端末装置が単位時間当たりに送受信するパケットの個数である通信量よりも大きいポテンシャルスループットを有する第２の固定通信装置を検出する第２の検出手段と、
    前記端末装置の接続先を前記第１の固定通信装置から前記第２の固定通信装置に切り替えるための切替信号を前記端末装置へ送信する切替処理を実行する切替手段とを含む、請求項９に記載の通信ネットワークシステム。

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