JP5875699B2 - データ配信システム、ルート無線機および無線機 - Google Patents

Description

本発明は、データを配信するデータ配信システムに関する。

近年、デジタルサイネージという言葉で総称される市場が形成されている。デジタルサイネージは、情報を表示する装置において、商品広告、案内、ニュース報道、情報配信、宣伝等を行うため、定期的にコンテンツを更新する必要がある。また、装置のソフトウェアアップデート等では、同時期に一斉にコンテンツを更新する必要がある。

コンテンツの更新にあたっては、人の手によりＵＳＢメモリ、ＳＤカードを利用して書き換えを行う方法、省力化、即時性の更新を目的としてネットワーク化による配信方法等がある。さらに、ネットワークの配線敷設、レイアウト変更時の移設等にかかるコスト低減の目的で、ＷｉＭＡＸ、ＷＬＡＮ等の無線を活用するものがある。また、無線技術としては、通信距離を延長して使い勝手を向上させるものとして、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等に代表される端末自身が中継を行うマルチホップ通信技術が実用化されている。

例えば、小売店においてデジタルサイネージ端末を各売場に設置して広告を行う場合、デジタルサイネージ端末がアクセスポイントであるコンテンツ配信サーバと直接接続するＷＬＡＮ技術を使用するには、コンテンツ配信サーバの通信範囲にデジタルサイネージ端末を設置する必要がある。そのため、マルチホップ通信技術を組み合わせることにより、コンテンツ配信サーバと直接接続できない所へのデジタルサイネージ端末の設置を可能とし、また、経路の冗長性等による通信継続性といったメリットを享受することが可能となる。このような接続形態を取り、表示するべきコンテンツとスケジュールを各デジタルサイネージ端末に対して配信を行うことで、設置性の簡易化を実現することが可能となる。

ところで、配信データを端末個別に配信すると、同一の配信データを端末の数だけ配信することになり効率が悪く、配信に時間がかかる。そこで、従来では、同一データを複数の端末に一斉に配信するときには一般的にマルチキャストが用いられる。マルチキャスト通信は、一般的にデータの送達確認を行わないため信頼性が低下するが、再送機能を用いることで信頼性を向上させる方法が知られている。すなわち、マルチキャストデータを受信した各端末が個別に受信応答を返送し、マルチキャストを送信するサーバは、受信応答を見て必要に応じてマルチキャストデータを再送する。

また、下記特許文献１，２では、マルチホップでデータを配信する際、配信サーバからのデータを中継器が蓄積し、配信サーバからの指示により中継器がデータを代理で配信することでトラフィックの削減を行う技術が開示されている。代理配信する中継器は、配信サーバと同様にマルチキャストで配信を行い、上記に記載したマルチキャスト通信の再送機能を用いる。

特開２０００−３２４１５５号公報 特表２００４−５１２７６９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、全てのデータを受信できなかった端末が複数ある場合、受信できていないデータは各端末で必ずしも一致しない。そのため、各端末宛に個別に再送を行うと再送トラフィックが増大する可能性がある、という問題があった。再送トラフィックは受信できなかった端末だけが必要なものであり、他の多くの端末には不要なトラフィックである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチキャストでデータを配信する際の再送トラフィックを削減可能なデータ配信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ルートアクセスポイントであるルート無線機と、前記ルート無線機から直接又は他の無線機経由でデータを受信可能な複数の無線機と、から構成され、前記ルート無線機を頂点とするツリー構造の無線ネットワークを形成するデータ配信システムであって、前記ルート無線機は、前記複数の無線機からの無線信号を受信して復号する無線信号受信手段と、配信サーバから配信するデータを取得するデータ取得手段と、前記複数の無線機である下位無線機からの接続情報および受信応答に基づいて、前記無線ネットワークの構成およびデータの配信状況を管理する管理テーブルを生成して保持する配信状況管理手段と、前記管理テーブルに基づいて、データの再送を指示するか他の無線機にデータの代理配信をさせるかを判定する代理配信判定手段と、前記管理テーブルに基づいて、代理配信させる無線機を選択し、代理配信無線機に対して代理配信を指示する制御を行う代理配信無線機選択手段と、前記代理配信無線機のデータ配信方法を選択し、前記代理配信無線機に対してデータ配信方法を指示する制御を行う配信方法選択手段と、配信するデータを変調して無線信号を送信する無線信号送信手段と、を備え、前記無線機は、前記ルート無線機または他の無線機から送信された無線信号を受信してデータに復号する無線信号受信手段と、復号されたデータを記憶する記憶手段と、前記ルート無線機からの代理配信指示およびデータ配信方法の指示に基づいて、自機の下位に接続する下位無線機に対して、前記記憶手段に記憶しているデータを配信する制御を行う代理配信手段と、前記ルート無線機からの代理配信指示にかかるホップ数および配信したデータの下位無線機における受信状況に基づいて、データを再送するか前記ルート無線機にデータの配信状況の通知を行うかを判定する再送判定手段と、配信するデータ、他の無線機との接続情報、および受信したデータに対する受信応答を変調して無線信号を送信する無線信号送信手段と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかるデータ配信システムは、マルチキャストでデータを配信する際の再送トラフィックを削減できる、という効果を奏する。

図１は、データ配信システムの構成例を示す図である。 図２は、ルートＡＰの無線機の構成例を示す図である。 図３は、ルートＡＰではない無線機の構成例を示す図である。 図４は、管理テーブルの構成例を示す図である。 図５は、代理配信無線機を選択する処理を示すフローチャートである。 図６は、データ配信方法を選択する処理を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかるデータ配信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態のデータ配信システムの構成例を示す図である。データ配信システムは、無線機１０１〜１１７と、配信サーバ１１８と、有線ネットワーク１１９と、から構成される。無線機１０１〜１１７は、マルチホップ通信が可能な無線ネットワークを構成する。ここでは、無線ネットワークはツリー構造とし、有線ネットワーク１１９への無線の転送回数が少ない無線機に順次接続していくものとする。図１において、有線ネットワーク１１９に接続されている無線機１０１をルートＡＰ（Access Point）と称する。無線機１０１は、有線ネットワーク１１９を介して配信サーバ１１８と接続し、配信サーバ１１８からデータの配信を受ける。

図１では、無線機１０１に無線機１０２，１０３，１０４が接続しており、無線機１０２には無線機１０５，１０６が接続しており、無線機１０３には無線機１０６，１０７が接続しており、無線機１０４には無線機１０７が接続している。ここで、無線機１０６は無線機１０２と無線機１０３に接続し、無線機１０７は無線機１０３と無線機１０４に接続しているが、ユニキャスト通信のルーティングは既存のルーティングプロトコルであるＡＯＤＶ（Ad hoc On-Demand Distance Vector）等を用いて決定する。各無線機１０１〜１１７は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）を用いて通信を行うことを前提に記述する。

つぎに、無線機の構成について説明する。図２は、ルートＡＰである無線機１０１の構成例を示す図である。無線機１０１は、無線信号受信部２０１と、有線信号送受信部２０２と、配信状況管理部２０３と、代理配信判定部２０４と、代理配信無線機選択部２０５と、配信方法選択部２０６と、無線信号送信部２０７と、を備える。

無線信号受信部２０１は、他の無線機（下位無線機）からの無線信号を受信してデータに復号する。無線信号には、接続情報、受信応答等を含むものとする。有線信号送受信部２０２は、有線ネットワーク１１９とデータを送受信する。配信状況管理部２０３は、下位無線機からの接続情報およびデータの受信状況（受信応答）の情報に基づいて、ネットワーク構成とデータの配信状況を管理する管理テーブルを生成して保持する。代理配信判定部２０４は、配信状況管理部２０３の管理テーブルに基づいて、下位無線機に対して再送を指示するか他の無線機に代理配信させるかを判定する。代理配信無線機選択部２０５は、配信状況管理部２０３の管理テーブルに基づいて、代理配信させる無線機を選択し、代理配信無線機に対して代理配信を指示する制御を行う。配信方法選択部２０６は、代理配信無線機に選択された無線機におけるデータ配信方法を選択し、代理配信無線機に対してデータ配信方法を指示する制御を行う。無線信号送信部２０７は、データを変調し無線信号を送信する。

なお、無線機１０１では、有線信号送受信部２０２が、有線ネットワーク１１９側とデータの送受信をできるようにしているが、少なくとも、配信サーバ１１８から配信対象のデータが取得できればよい。また、無線機１０１は、配信サーバ１１８から有線ネットワーク１１９経由で配信対象のデータを取得しているが、これに限定するものではなく、無線ネットワーク経由でデータを取得してもよい。

図３は、ルートＡＰではない、無線ネットワークのツリー構造を構成する下位の無線機１０２〜１１７の構成例を示す図である。一例として、無線機１０２について説明するが、他の無線機１０３〜１１７も同様の構成である。無線機１０２は、無線信号受信部３０１と、記憶部３０２と、代理配信部３０３と、再送判定部３０４と、無線信号送信部３０５と、を備える。

無線信号受信部３０１は、１つまたは複数の上位無線機から同報配信または個別送信された無線信号を受信してデータに復号する。記憶部３０２は、代理配信するため、無線信号受信部３０１で復号されたデータを記憶しておく。代理配信部３０３は、上位無線機からの代理配信指示により、記憶部３０２に記憶しているデータを、下位無線機に同報配信または個別送信する制御を行う。再送判定部３０４は、上位無線機からの代理配信指示のホップ数と配信したデータの下位無線機における受信状況に基づいて、データを再送するか上位無線機に配信状況の通知を行うかを判定する。無線信号送信部３０５は、データ、他の無線機との接続情報、受信したデータに対する受信応答等を変調して無線信号を送信する。

なお、上位無線機とは、自機より上位の階層で無線ネットワークを構成する無線局のことを示し、下位無線機とは、自機より下位の階層で無線ネットワークを構成する無線局のことを示す。ただし、異なる階層の２つの無線機の間においては、階層が上位の方を上位無線機、階層が下位の方を下位無線機とすることがある。

つづいて、データ配信システムにおいて、データを配信する前提として、各無線機の電源投入後等において図１に示す無線ネットワークを構成するまでの動作について説明する。なお、無線ネットワークを構成する動作は従来からの一般的なものでよいため、簡単に説明する。

まず、無線機１０１は、電源投入後に周期的に報知信号を送信する。送信する報知信号には、自身がルートＡＰである情報を付与する。

つぎに、無線機１０２〜１１７の電源を投入する。無線機１０１が送信する報知信号を受信できる範囲に位置する無線機１０２，１０３，１０４は、報知信号を受信すると、無線機１０１またはネットワーク上に存在する図示しない認証サーバと認証を行い、無線機１０１と接続する。無線機１０２，１０３，１０４は、ルートＡＰ（無線機１０１）と接続後、周期的に報知信号を送信する。送信する報知信号には、自身が階層２のグループである情報を付与する。

無線機１０１の報知信号を受信できない位置に存在する無線機１０５，１０６，１０７は、無線機１０２などが送信する階層２の報知信号を受信すると、階層２の無線機またはネットワーク上に存在する図示しない認証サーバと認証を行い、階層２の無線機と接続する。無線機１０５，１０６，１０７は、階層２の無線機と接続後、周期的に報知信号を送信する。送信する報知信号には、自身が階層３のグループである情報を付与する。

以下、同様に階層構造のネットワークを構成する。無線機１０１の報知信号を受信できない位置に存在する無線機１０８，１０９，１１０，１１１，１１２は、無線機１０５などが送信する階層３の報知信号を受信すると、階層３の無線機またはネットワーク上に存在する図示しない認証サーバと認証を行い、階層３の無線機と接続する。無線機１０８，１０９，１１０，１１１，１１２は、階層３の無線機と接続後、周期的に報知信号を送信する。送信する報知信号には、自身が階層４のグループである情報を付与する。

無線機１０１の報知信号を受信できない位置に存在する無線機１１３，１１４，１１５，１１６，１１７は、無線機１０８などが送信する階層４の報知信号を受信すると、階層４の無線機またはネットワーク上に存在する図示しない認証サーバと認証を行い、階層４の無線機と接続する。無線機１１３，１１４，１１５，１１６，１１７は、階層４の無線機と接続後、周期的に報知信号を送信する。送信する報知信号には、自身が階層５のグループである情報を付与する。

ここで、階層３において、無線機１０６は無線機１０２と無線機１０３からの報知信号を検出でき、無線機１０７は無線機１０３と無線機１０４からの報知信号を検出できる。そのため、無線機１０６，１０７は、それぞれ２つの上位無線機に帰属し、複数（ここでは２つ）の経路を確保する。階層４の無線機１１０、階層５の無線機１１５についても同様である。ユニキャスト通信のルーティングは既存のルーティングプロトコルであるＡＯＤＶ等を用いて決定する。

階層構造の無線ネットワークを構築後、無線機１０２〜１１７は、ルートＡＰである無線機１０１に接続情報を通知する。

無線機１０１は、無線機１０２〜１１７から接続情報の通知を受けると、配信状況管理部２０３において、図４に示す管理テーブルを作成する。図４は、管理テーブルの構成例を示す図である。管理テーブルで管理する無線機の機器ＩＤは、無線機固有のＭＡＣアドレスとする。管理テーブルでは、階層ごとに、接続している上位無線機と下位無線機との送信状態、受信状態、受信したデータのＢｉｔｍａｐ（受信Ｂｉｔｍａｐ）、受信電力、の情報を管理する。

配信状況管理部２０３は、管理テーブルにおいて、送信状態については「未送信」（初期状態）または「完了」で管理する。受信状態については「受信なし」（初期状態）、「未完了」または「完了」で管理する。受信Ｂｉｔｍａｐは、上位無線機から配信されたときに各無線機が送信する応答（受信応答）のＢｉｔｍａｐである。受信電力は、定期的に通知される上位無線機との受信電力である。

つづいて、データ配信システムにおいて、無線機１０１からデータを順次配信する際のデータ配信方法および代理配信方法について説明する。

まず、無線機１０１は、有線信号送受信部２０２において配信サーバ１１８から取得したデータを、無線信号送信部２０７からマルチキャストで送信する。このとき、受信した無線機からの受信応答と受信データの重複が判断できるように、無線信号送信部２０７では、送信するデータに共通のシーケンス番号を付与する。また、配信状況管理部２０３は、管理テーブルの階層１の項目において送信状態を「未送信」から「完了」に更新する。

なお、図２の無線機１０１の構成で説明したように、実際には、無線機１０１は、配信するデータを無線信号送信部２０７において無線信号に変調してから送信しているが、説明を簡単にするため、「データ」を送受信するものとして説明する。無線機１０２〜１１７についても同様とする。

図１では、無線機１０２，１０３，１０４が、無線機１０１からマルチキャストで送信されたデータを受信することができる。無線機１０２，１０３，１０４では、記憶部３０２に、無線信号受信部３０１で復号されたデータを記憶するとともに、受信できたデータは「１」、できなかったデータは「０」としてビットマップに記憶しておく。

無線機１０１は、データの送信を完了すると、無線機１０２，１０３，１０４に対して、受信したデータの確認のためのフレームを無線信号送信部２０７から個別に送信する。

無線機１０２，１０３，１０４は、記憶部３０２に記憶しているビットマップを、無線信号送信部３０５からデータとして応答（受信応答）する。

無線機１０１は、無線機１０２，１０３，１０４からの受信応答に基づいて、配信状況管理部２０３の管理テーブルの内容を更新すると、代理配信判定部２０４が自機で再送することを判定し、無線信号送信部２０７から各無線機で受信できなかったデータを個別に再送し、自身の直下の下位無線機１０２，１０３，１０４の配信を完了させる。配信が完了した場合、配信状況管理部２０３の管理テーブルでは、階層１の項目において下位無線機情報の各無線機１０２，１０３，１０４の受信状態は「完了」となる。

自身の直下の下位無線機１０２，１０３，１０４の配信が完了すると、無線機１０１は、下位無線機１０２，１０３，１０４に対して代理配信を指示する。無線機１０１では、代理配信判定部２０４が代理配信することを判定すると、代理配信無線機選択部２０５が、まだ代理配信していない無線機１０２，１０３，１０４の中から１つの無線機を選択し、配信方法選択部２０６が、選択された無線機についてのデータの配信方法を選択し、無線信号送信部２０７から、選択された無線機に対して、データの配信方法を含めて配信指示を出す。このとき、無線機１０１では、配信状況管理部２０３が、管理テーブルの階層２の項目において、選択された無線機の送信状態を「未送信」から「完了」に更新する。

ここで、代理配信無線機選択部２０５における代理配信無線機の選択方法、および配信方法選択部２０６におけるデータ配信方法の選択方法について、フローチャートを用いて説明する。図５は、代理配信無線機を選択する処理を示すフローチャートである。また、図６は、データ配信方法を選択する処理を示すフローチャートである。なお、いずれのフローチャートも一例であり、それぞれの選択処理について、この処理に限定するものではない。

図５および図６のフローチャートにおける各パラメータは以下のとおりである。
Ｉ：「未送信」の上位無線機の数
ｉ：「未送信」の上位無線機の識別番号
Ｘ：保存している「受信なし」の下位無線機の数
Ｙ：保存している「未完了」の下位無線機の数
Ｚ：保存している「受信なし」の下位無線機と「未完了」の下位無線機の平均受信電力
Ｘｉ：上位無線機ｉに接続している「受信なし」の下位無線機の数
Ｙｉ：上位無線機ｉに接続している「未完了」の下位無線機の数
Ｚｉ：上位無線機ｉに接続している「受信なし」の下位無線機と「未完了」の下位無線機の平均受信電力

具体的に、無線機１０１が、直下の下位無線機１０２，１０３，１０４の配信が完了後の状態から説明する。このとき、図４に示す管理テーブルは、階層１の項目で上位無線機情報の送信状態は「完了」、下位無線機情報の受信状態は全て「完了」に更新されている。

図５において、まず、代理配信無線機選択部２０５は、自身で保存している情報を初期化すると（ステップＳ１０１）、ｉ＝１番目の上位無線機の情報を取得する（ステップＳ１０２）。具体的に、代理配信無線機選択部２０５は、管理テーブルの階層２の項目から無線機１０２の情報を取得する。取得する情報は、Ｘ１：上位無線機１０２に接続している「受信なし」の下位無線機の数（２）、Ｙ１：上位無線機１０２に接続している「未完了」の下位無線機の数（０）、Ｚ１：上位無線機１０２に接続している「受信なし」の下位無線機と「未完了」の下位無線機の平均受信電力（−５０）、である。

代理配信無線機選択部２０５は、保存している情報が無いのでＸ＜Ｘ１として（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ｉ＝１を保存し、無線機１０２について取得したＸ１、Ｙ１、Ｚ１をＸ、Ｙ、Ｚとして更新する（ステップＳ１０８）。このときの保存情報は、ｉ＝１（無線機１０２）、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（２、０、−５０）である。

代理配信無線機選択部２０５は、ｉのカウントを１つ増やしてｉ＝２とし（ステップＳ１０９）、ｉ＝２が「未送信」の上位無線機の数Ｉ＝３より小さい（Ｉ＞ｉ）ので（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って、ｉ＝２番目の上位無線機の情報を取得する（ステップＳ１０２）。

具体的に、代理配信無線機選択部２０５は、管理テーブルの階層２の項目から無線機１０３の情報を取得する。取得する情報は、Ｘ２：上位無線機１０３に接続している「受信なし」の下位無線機の数（２）、Ｙ２：上位無線機１０３に接続している「未完了」の下位無線機の数（０）、Ｚ２：上位無線機１０３に接続している「受信なし」の下位無線機と「未完了」の下位無線機の平均受信電力（−６５）、である。

代理配信無線機選択部２０５は、ＸとＸ２を比較すると、ともに「２」でありＸ＝Ｘ２のため（ステップＳ１０３：Ｎｏ、ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、つぎに、ＹとＹ２を比較すると、ともに「０」でありＹ＝Ｙ２のため（ステップＳ１０５：Ｎｏ、ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、つぎに、ＺとＺ２を比較する（ステップＳ１０７）。

Ｚ＞Ｚ２のため（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、代理配信無線機選択部２０５は、ｉのカウントを１つ増やしてｉ＝３とし（ステップＳ１０９）、ｉ＝３が「未送信」の上位無線機の数Ｉ＝３と同じ（Ｉ＝ｉ）なので（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って、ｉ＝３番目の上位無線機の情報を取得する（ステップＳ１０２）。

具体的に、代理配信無線機選択部２０５は、管理テーブルの階層２の項目から無線機１０４の情報を取得する。取得する情報は、Ｘ３：上位無線機１０４に接続している「受信なし」の下位無線機の数（１）、Ｙ３：上位無線機１０４に接続している「未完了」の下位無線機の数（０）、Ｚ３：上位無線機１０４に接続している「受信なし」の下位無線機と「未完了」の下位無線機の平均受信電力（−５０）、である。

代理配信無線機選択部２０５は、ＸとＸ３を比較すると、Ｘ＞Ｘ３のため（ステップＳ１０３：Ｎｏ、ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ｉのカウントを１つ増やしてｉ＝４とし（ステップＳ１０９）、Ｉ＜ｉのため（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）処理を終了する。このとき、代理配信無線機選択部２０５が保存している情報は、ｉ＝１の無線機１０２の情報である。そのため、代理配信無線機選択部２０５は、代理配信させる無線機として無線機１０２を選択する。このとき、保存している情報は（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（２、０、−５０）である。

なお、ステップＳ１０５においてＹ＜Ｙｉ、すなわち現在判定中の上位無線機の方が、保存している無線機より「未完了」の下位無線機の数が多い場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、また、ステップＳ１０７においてＺ＜Ｚｉ、すなわち現在判定中の上位無線機の方が、保存している無線機より「受信なし」の下位無線機と「未完了」の下位無線機の平均受信電力が大きい場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、代理配信無線機選択部２０５は、保存している情報を現在判定中の上位無線機の情報に更新する（ステップＳ１０８）。また、ステップＳ１０６においてＹとＹｉが同数ではない、すなわち現在判定中の上位無線機の方が、保存している無線機より「未完了」の下位無線機の数が少ない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、代理配信無線機選択部２０５は、ｉのカウントを１つ増やす（ステップＳ１０９）。

つぎに、図６において、配信方法選択部２０６は、代理配信無線機選択部２０５において保存されたＸ、Ｙ、Ｚの情報を読み込む（ステップＳ２０１）。上記で説明したように、保存されている情報は（Ｘ、Ｙ、Ｚ）＝（２、０、−５０）である。

配信方法選択部２０６は、Ｘ＝２のため（ステップＳ２０２：Ｎｏ、ステップＳ２０３：Ｎｏ、ステップＳ２０５：Ｎｏ）、全データを送信すること、すなわちマルチキャストでデータを配信することを選択する（ステップＳ２０７）。

なお、配信方法選択部２０６は、Ｘ＝０かつＹ＝０ではないが（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、Ｘ＝０である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、未完了の無線機に対して個別に再送する方法を選択する（ステップＳ２０４）。また、配信方法選択部２０６は、Ｘ＝０かつＹ＝０ではないが（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、Ｘ＝１かつＹ＞０の場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ、ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、下位の無線機に対して個別に送信する方法を選択する（ステップＳ２０６）。ここで、配信方法選択部２０６は、Ｘ＝０かつＹ＝０の場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）は、「受信なし」および「未完了」の無線機が無い、すなわちデータの配信が完了している状態にあることから配信方法を選択しない。

無線機１０１は、上記の方法により代理配信無線機選択部２０５で選択した代理配信無線機である無線機１０２に対して、配信方法選択部２０６で選択したデータ配信方法による代理配信を無線信号送信部２０７経由で指示する。

無線機１０１から配信指示を受けた無線機１０２は、代理配信部３０３の制御により、記憶部３０２に記憶している無線機１０１から受信済みのデータを、無線信号送信部３０５からマルチキャストで送信する。このとき、複数の無線機から受信データの重複が判断できるように、無線信号送信部３０５では、送信するデータに共通のシーケンス番号を付与する。

図１では、無線機１０５，１０６が、無線機１０２からマルチキャストで送信されたデータを受信することができる。無線機１０５，１０６では、記憶部３０２に、無線信号受信部３０１で復号されたデータを記憶するとともに、受信できたデータは「１」、できなかったデータは「０」としてビットマップに記憶しておく。

無線機１０２は、データの送信を完了すると、無線機１０５，１０６に対して、受信したデータの確認のためのフレームを無線信号送信部３０５から個別に送信する。

無線機１０５，１０６は、記憶部３０２に記憶しているビットマップを、無線信号送信部３０５からデータとして応答（受信応答）する。

無線機１０２は、再送判定部３０４の制御により、無線機１０５，１０６が受信できなかったデータの情報を付与して、無線信号送信部３０５から無線機１０１に対して送信完了の通知を行う。

無線機１０１では、代理配信無線機選択部２０５は、無線機１０２からの受信できなかったデータの情報および配信状況管理部２０３の管理テーブルに基づいて、無線機１０５は無線機１０２の配信からのみデータを受信できるため、無線機１０５に対しては無線機１０２に再送させることを決定する。また、代理配信無線機選択部２０５は、無線機１０６は無線機１０２，１０３の配信によりデータを受信でき、無線機１０３は無線機１０７のためにデータを配信する必要があることから、無線機１０６では無線機１０３からのデータ配信により再送と同じ効果が得られるため、無線機１０６に対しては無線機１０２に再送させないことを決定する。

無線機１０１は、無線信号送信部２０７から、無線機１０２に対して無線機１０５への再送を通知する。

無線機１０２は、無線機１０１からの通知を受信すると、無線機１０５への再送を完了して、無線機１０１に対して送信完了の通知を行う。

無線機１０１は、無線機１０５から送信完了の通知を受信すると、配信状況管理部２０３の管理テーブルを更新する。配信状況管理部２０３は、階層２において、上位無線機情報にある無線機１０２の送信状態を「完了」に更新し、下位無線機情報の無線機１０５の受信状態を「完了」に更新する。

なお、上記の例では、無線機１０１が無線機１０２に対して配信指示を送っているが、無線機１０１は、無線機１０５が無線機１０２からのデータしか受信できないことを知っている。そのため、無線機１０１は、無線機１０２に配信指示を送る際の通知の中に、再送すべき無線機の機器ＩＤ、すなわち無線機１０５のＭＡＣアドレスの情報に含め、無線機１０５が受信できないデータがあった場合には再送するようにあらかじめ指示を出しておいてもよい。これにより、無線ネットワーク内において、複数の経路を持たない無線機に対する再送指示のオーバヘッドを削減することができる。

また、上記の例では、無線機１０２が、無線機１０５，１０６が受信できなかったデータの情報を無線機１０１に通知しているが、無線機１０２において、再送判定部３０４は、無線機１０１へのホップ数と再送するデータ量との関係から独自に再送と判断してもよい。これにより、無線機１０１へ通知するために多段でホップしなければならない場合で、データを再送する時間が短い場合には、再送指示のオーバヘッドを削減することができる。

つぎに、無線機１０１は、前述と同様、図５に示すフローチャートに基づく選択方法から次に代理配信を行わせる無線機を選択する。この場合、無線機１０１では、代理配信無線機として無線機１０３を選択する。なお、配信方法についても、前述と同様、図６に示すフローチャートに基づいて選択する。

ここで、無線機１０３が、無線機１０２と同様にデータの配信を行うと、無線機１０７では初めてデータを受信することになるが、無線機１０６では無線機１０２から受信できなかったデータを受信することができる。これにより、無線機１０２からの再送データ分だけトラフィックを削減することができる。

ただし、無線機１０３では、配信を行った後に無線機１０６が受信できないデータがある場合は、無線機１０２の場合と同様、無線機１０１に通知する。

無線機１０１では、代理配信判定部２０４において、無線機１０６は無線機１０２，１０３からの配信によってデータを受信できるが、この２つの無線機はすでに配信済みであるため、他の無線機が代理配信を行っても無線機１０６ではデータを受信できないことが分かっている。代理配信判定部２０４は、代理配信させる判定をする。

このような場合、無線機１０１では、代理配信無線機選択部２０５が、無線機１０６と接続している無線機１０２，１０３のうち無線機１０６との通信品質の良い無線機（ここでは無線機１０２）を選択して、受信できていないデータのみを再送するように指示を出す。これにより、無線機１０６では、最終的には全てのデータを受信することができる。

また、無線機１０３は、配信を行った際、無線機１０７において受信できないデータがある場合は、上記と同様に無線機１０１に通知する。

無線機１０１では、代理配信判定部２０４において、無線機１０７は無線機１０３，１０４からの配信によってデータを受信できるが、無線機１０３はすでに配信済みであること、無線機１０４の配信対象は無線機１０７のみであるから、無線機１０４から全てのデータを配信すると、無線機１０７においてすでに受信しているデータは無駄となること、が分かっている。代理配信判定部２０４は、代理配信させる判定をする。

そのため、無線機１０１では、代理配信無線機選択部２０５が、無線機１０７と接続している無線機１０３，１０４のうち無線機１０７との通信品質の良い無線機（ここでは無線機１０４）を選択して、受信できていないデータのみを再送するように指示を出す。これにより、無線機１０７では、最終的には全てのデータを受信することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、データ配信システムにおいて、ルートＡＰである無線機１０１は、下位無線機に対してデータの代理配信を指示する場合、下位無線機に接続する無線機の情報に基づいて、代理配信無線機を順次選択し、データ配信方法を選択することとした。これにより、マルチキャストでデータを配信する際、再送のためだけのトラフィックを削減することができる。また、トラフィックを削減することにより、配信時間を短縮することができる。また、再送を行わなくてもよいように冗長経路をもつ階層ネットワークトポロジーを構築していることから、他の無線機からの配信によるパスダイバーシチによりデータの到達率向上の効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ルートＡＰである無線機１０１が下位無線機の受信状況により次に配信する無線機、再送等の管理を行っていた。本実施の形態では、マルチホップの段数が増加し、代理配信の指示、完了通知の転送に時間がかかる場合に、ルートＡＰの役割を下位無線機に渡す。実施の形態１と異なる部分について説明する。

例えば、図１に示すデータ配信システムにおいて、ルートＡＰである無線機１０１は、無線ネットワークを構成する階層３の無線機のうち、下位の階層でまだ配信されていない無線機がもっとも接続している無線機（この場合、無線機１０５）に対して、配信状況管理部２０３の管理テーブルの一部を通知し、代理配信指示を委任する。

無線機１０１では、代理配信無線機選択部２０５の制御により、無線信号送信部２０７から、配信状況管理部２０３の管理テーブルの一部として、無線機１０５に対して、無線機１０５には無線機１０８，１０９，１１０が接続し、下位階層の無線機１０８には無線機１１３が接続し、無線機１０９には無線機１１４，１１５が接続し、無線機１１０には無線機１１５が接続しているという情報を抽出して通知する。ここでは、無線機１０１は、一例として、２階層までの管理テーブルの内容を通知しているが、さらに下位階層がある場合にはその情報を通知してもよい。

無線機１０５は、実施の形態１の無線機１０１と同様の動作により、自身に接続する下位の無線機１０８，１０９，１１０に対してデータを送信する。データ送信完了後、つぎに、無線機１０５は、無線機１０８，１０９，１１０に対して、各無線機の下位に接続する無線機への代理配信を指示する。代理配信無線機およびデータ配信方法の選択については、実施の形態１（図５，６のフローチャート）と同様である。代理配信を指示した無線機においてデータ送信が完了した後、無線機１０５は、無線機１０１に対して、通知を受けた無線機へのデータの送信が完了したことを通知する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ルートＡＰである無線機１０１が、下位の無線機に対して、代理配信を指示する権限を委任することとした。これにより、マルチホップの段数が増加し、代理配信指示、完了通知等の転送に時間がかかる場合に、これらの転送時間を削減でき、配信時間を短縮することができる。また、ルートＡＰの処理を分散することで、無線機１０１の負荷を軽減することができる。

なお、無線機１０１では、下位の階層にある１つの無線機だけではなく、下位の階層にある複数の無線機に対して代理配信を指示する権限を委任する、すなわち、管理テーブルの一部の情報を通知することも可能である。例えば、ある階層の２つの無線機において、さらに下位の階層に接続する全ての無線機について重複が無い、すなわち、下位の階層に接続する無線機がそれぞれ独立している場合には、無線機１０１は、２つの無線機に対して代理配信指示の権限を与えることができる。

具体的に、図１、図４等に示すように、無線ネットワークの階層３において、無線機１０５がデータを配信することで受信可能な無線機と、無線機１０６がデータを配信することで受信可能な無線機では重複している無線機がある。そのため、無線機１０１は、無線機１０５，１０６に対して同時に代理配信指示の権限を与えると干渉となってしまうことから、同時配信を行うことはできない。

これに対して、無線ネットワークの階層３において、無線機１０５がデータを配信することで受信可能な無線機と、無線機１０７がデータを配信することで受信可能な無線機では重複している無線機がない。そのため、無線機１０１は、無線機１０５と、無線機１０７に対して同時に代理配信指示の権限を与えても干渉とならないことから、同時配信を行うことができる。

例えば、無線機１０１では、代理配信無線機選択部２０５の制御により、無線信号送信部２０７から、配信状況管理部２０３の管理テーブルの一部として、無線機１０５に対して、前述と同様の管理テーブルの一部の情報を通知している場合、無線機１０７に対して、無線機１０７には無線機１１１，１１２が接続し、その下位階層の無線機１１２には無線機１１６，１１７が接続している情報を抽出して通知する。

このように、ある階層の複数の無線機において、さらに下位の階層に接続する全ての無線機について重複が無く、下位の階層に接続する無線機がそれぞれ独立している場合には、ルートＡＰである無線機１０１は、複数の下位の無線機に対して、代理配信を指示する権限を委任することができる。これにより、複数の下位の無線機が同時に配信を行っても干渉とならないことから、配信効率を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、上位無線機から下位無線機へデータを送信する方法について説明した。本実施の形態では、無線状況が変化し、上位無線機からのデータを受信できなくなった無線機に対して、その無線機の下位の無線機等からデータを送信する。実施の形態１，２と異なる部分について説明する。

例えば、無線機１０１では、配信状況管理部２０３が、各無線機から受信応答を受けているが、上位無線機からのデータ配信に対して受信応答のない無線機がある場合、受信応答のない無線機において、無線品質の悪化または無線機の故障を想定する。この場合、無線機１０１は、代理配信無線機選択部２０５の制御により、無線信号送信部２０７から、受信応答のない無線機の機器ＩＤ、すなわちＭＡＣアドレスの情報を付与したデータを、受信応答のない無線機の上位階層、同階層、下位階層の無線機に通知する。ここで、上位階層の無線機とは、図１、図４等に示す無線ネットワークで通常時には接続していない無線機、すなわち、受信応答のない無線機に対して、通常時にはデータを配信していない無線機のことである。

上位階層、同階層、下位階層の各無線機は、無線機１０１から受信した通知の内容に基づいて、無線信号送信部３０５から報知信号を送信する。そして、上位階層、同階層、下位階層の各無線機は、受信応答の無い無線機において報知信号を受信できているかどうか、および、受信応答の無い無線機と自機との間の無線品質の情報を、無線信号送信部３０５から無線機１０１に対して応答として返す。

無線機１０１では、代理配信無線機選択部２０５が、各無線機から受信した応答に基づいて、受信応答の無い無線機において報知信号が受信されている無線機のうち、受信応答の無い無線機との間の無線品質が良い無線機を選択し、選択した無線機に対して、受信応答の無い無線機に対するデータの配信を指示する制御を行う。このとき、データの配信を指示された無線機では、受信応答の無い無線機と認証を行ったうえで配信してもよいし、全ての無線機が受信可能なフォーマットをあらかじめ用意しておき、そのフォーマットで配信してもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線状況の変化等によって、無線ネットワークで接続している上位の無線機からデータを配信できない場合、ルートＡＰである無線機１０１は、データ配信されていない未受信の無線機の上位階層、同階層、下位階層のいずれかからデータ配信を指示することとした。これにより、無線ネットワークで接続している上位階層の無線機からデータを受信できない無線機に対しても、データを配信することが可能となる。

なお、上記実施の形態１〜３では、ルートＡＰである無線機１０１が管理テーブルを保持して代理配信などの指示を与えていたが、これに限定するものではない。例えば、無線機１０１と同様の機能を持つ制御装置を有線あるいは無線ネットワーク内に設置しても同様の効果が得ることができる。この場合、無線機１０１の構成を他の無線機と同様のメモリやＣＰＵなどにすることができるため、無線機のコストを削減することが可能となる。

以上のように、本発明にかかるデータ配信システムは、マルチキャストによるデータの配信に有用であり、特に、コンテンツの配信に適している。

１０１ 無線機（ルートＡＰ）、１０２〜１１７ 無線機、１１８ 配信サーバ、１１９ 有線ネットワーク、２０１ 無線信号受信部、２０２ 有線信号送受信部、２０３ 配信状況管理部、２０４ 代理配信判定部、２０５ 代理配信無線機選択部、２０６ 配信方法選択部、２０７ 無線信号送信部、３０１ 無線信号受信部、３０２ 記憶部、３０３ 代理配信部、３０４ 再送判定部、３０５ 無線信号送信部。

Claims (13)

1. ルートアクセスポイントであるルート無線機と、前記ルート無線機から直接又は他の無線機経由でデータを受信可能な複数の無線機と、から構成され、前記ルート無線機を頂点とするツリー構造の無線ネットワークを形成するデータ配信システムであって、
   前記ルート無線機は、
   前記複数の無線機からの無線信号を受信して復号する無線信号受信手段と、
   配信サーバから配信するデータを取得するデータ取得手段と、
   前記複数の無線機である下位無線機からの接続情報および受信応答に基づいて、前記無線ネットワークの構成およびデータの配信状況の情報を管理する配信状況管理手段と、
   前記配信状況管理手段の管理する情報に基づいて、データの再送を指示するか他の無線機にデータの代理配信をさせるかを判定する代理配信判定手段と、
   前記配信状況管理手段の管理する情報に基づいて、代理配信させる無線機を選択し、代理配信無線機に対して代理配信を指示する制御を行う代理配信無線機選択手段と、
   前記代理配信無線機のデータ配信方法を選択し、前記代理配信無線機に対してデータ配信方法を指示する制御を行う配信方法選択手段と、
   配信するデータを変調して無線信号を送信する無線信号送信手段と、
   を備え、
   前記無線機は、
   前記ルート無線機または他の無線機から送信された無線信号を受信してデータに復号する無線信号受信手段と、
   復号されたデータを記憶する記憶手段と、
   前記ルート無線機からの代理配信指示およびデータ配信方法の指示に基づいて、自機の下位に接続する下位無線機に対して、前記記憶手段に記憶しているデータを配信する制御を行う代理配信手段と、
   前記ルート無線機からの代理配信指示にかかるホップ数および配信したデータの下位無線機における受信状況に基づいて、データを再送するか前記ルート無線機にデータの配信状況の通知を行うかを判定する再送判定手段と、
   配信するデータ、他の無線機との接続情報、および受信したデータに対する受信応答を変調して無線信号を送信する無線信号送信手段と、
   を備えることを特徴とするデータ配信システム。
2. 前記ルート無線機では、
   前記配信状況管理手段が、機器固有の識別子を用いて下位無線機をツリー構造の階層で管理し、各階層における無線機と下位無線機との送信状態、各下位無線機における受信状態、受信したデータのＢｉｔｍａｐ、受信電力を管理する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ配信システム。
3. 前記ルート無線機では、
   前記代理配信無線機選択手段が、前記配信状況管理手段の管理する情報に基づいて、前記代理配信無線機に対して、あらかじめ再送を指示しておく、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ配信システム。
4. 前記ルート無線機では、
   前記代理配信無線機選択手段が、下位無線機に対して当該下位無線機より下位に接続する無線機の情報を前記配信状況管理手段の管理する情報から抽出して通知し、当該下位無線機に対して、当該下位無線機より下位に接続する無線機に代理配信を指示する権限を委任する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ配信システム。
5. 前記ルート無線機では、
   前記代理配信無線機選択手段が、複数の下位無線機においてそれぞれの下位無線機のさらに下位に接続する無線機に重複がない場合、前記複数の下位無線機に対して、代理配信を指示する権限を委任する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のデータ配信システム。
6. 前記ルート無線機では、
   前記代理配信無線機選択手段が、上位の無線機からデータを受信できない無線機がある場合、データ未受信の無線機より上位階層の他の上位の無線機、前記データ未受信の無線機と同じ階層にある他の無線機、または、前記データ未受信の無線機より下位階層の無線機から、前記データ未受信の無線機との通信状態に基づいて、前記データ未受信の無線機に対してデータを配信する無線機を選択する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のデータ配信システム。
7. ルートアクセスポイントであるルート無線機と、前記ルート無線機から直接又は他の無線機経由でデータを受信可能な複数の無線機と、から構成され、前記ルート無線機を頂点とするツリー構造の無線ネットワークを形成するデータ配信システムの前記ルート無線機であって、
   前記複数の無線機からの無線信号を受信して復号する無線信号受信手段と、
   配信サーバから配信するデータを取得するデータ取得手段と、
   前記複数の無線機である下位無線機からの接続情報および受信応答に基づいて、前記無線ネットワークの構成およびデータの配信状況の情報を管理する配信状況管理手段と、
   前記配信状況管理手段の管理する情報に基づいて、データの再送を指示するか他の無線機にデータの代理配信をさせるかを判定する代理配信判定手段と、
   前記配信状況管理手段の管理する情報に基づいて、代理配信させる無線機を選択し、代理配信無線機に対して代理配信を指示する制御を行う代理配信無線機選択手段と、
   前記代理配信無線機のデータ配信方法を選択し、前記代理配信無線機に対してデータ配信方法を指示する制御を行う配信方法選択手段と、
   配信するデータを変調して無線信号を送信する無線信号送信手段と、
   を備えることを特徴とするルート無線機。
8. 前記配信状況管理手段が、機器固有の識別子を用いて下位無線機をツリー構造の階層で管理し、各階層における無線機と下位無線機との送信状態、各下位無線機における受信状態、受信したデータのＢｉｔｍａｐ、受信電力を管理する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のルート無線機。
9. 前記代理配信無線機選択手段が、前記配信状況管理手段の管理する情報に基づいて、前記代理配信無線機に対して、あらかじめ再送を指示しておく、
   ことを特徴とする請求項７に記載のルート無線機。
10. 前記代理配信無線機選択手段が、下位無線機に対して当該下位無線機より下位に接続する無線機の情報を前記配信状況管理手段の管理する情報から抽出して通知し、当該下位無線機に対して、当該下位無線機より下位に接続する無線機に代理配信を指示する権限を委任する、
    ことを特徴とする請求項７に記載のルート無線機。
11. 前記代理配信無線機選択手段が、複数の下位無線機においてそれぞれの下位無線機のさらに下位に接続する無線機に重複がない場合、前記複数の下位無線機に対して、代理配信を指示する権限を委任する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のルート無線機。
12. 前記代理配信無線機選択手段が、上位の無線機からデータを受信できない無線機がある場合、データ未受信の無線機より上位階層の他の上位の無線機、前記データ未受信の無線機と同じ階層にある他の無線機、または、前記データ未受信の無線機より下位階層の無線機から、前記データ未受信の無線機との通信状態に基づいて、前記データ未受信の無線機に対してデータを配信する無線機を選択する、
    ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１つに記載のルート無線機。
13. ルートアクセスポイントであるルート無線機と、前記ルート無線機から直接又は他の無線機経由でデータを受信可能な複数の無線機と、から構成され、前記ルート無線機を頂点とするツリー構造の無線ネットワークを形成するデータ配信システムの前記無線機であって、
    前記ルート無線機または他の無線機から送信された無線信号を受信してデータに復号する無線信号受信手段と、
    復号されたデータを記憶する記憶手段と、
    前記ルート無線機からの代理配信指示およびデータ配信方法の指示に基づいて、自機の下位に接続する下位無線機に対して、前記記憶手段に記憶しているデータを配信する制御を行う代理配信手段と、
    前記ルート無線機からの代理配信指示にかかるホップ数および配信したデータの下位無線機における受信状況に基づいて、データを再送するか前記ルート無線機にデータの配信状況の通知を行うかを判定する再送判定手段と、
    配信するデータ、他の無線機との接続情報、および受信したデータに対する受信応答を変調して無線信号を送信する無線信号送信手段と、
    を備えることを特徴とする無線機。

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