JP7142442B2

JP7142442B2 - 中継装置、制御方法、及びプログラム

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Inventors: 和彦森村
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Description

本発明は、通信の信頼性確保及び高効率化技術に関する。

多くの電子機器が無線通信機能を有するようになり、大容量の通信が無線によって行われる機会も増大している。現在、多くの無線通信が、２．４ＧＨｚや５ＧＨｚなどの周波数帯によって行われているが、信号帯域幅の制限や通信を行う機器の数が多いこと等から、十分なスループットを得られない場合がありうる。このため、ミリ波帯や準ミリ波帯などの広い信号帯域幅を利用可能な周波数帯の活用が検討されている。例えば、６０ＧＨｚ帯で広帯域通信を行う通信規格として、ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）によって策定されたＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格が存在する。なお、６０ＧＨｚ帯などの高い周波数帯の電波は、直進性が高いことにより障害物によって遮蔽されやすく、また低い周波数帯の電波よりも伝搬損失が大きいため、通信の信頼性を高めることが重要となる。このため、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格では、アンテナのビーム幅を狭めて通信相手等にビームを向ける指向方向制御によって効率的に通信する、ビームフォーミングの使用が規定されている。また、通信の信頼性を高めるために、冗長伝送を行う技術が知られている。特許文献１には、複数の無線通信経路を設定して送信データを宛先まで転送する技術が記載されている。

特開２００５－２３６６３２号公報

冗長伝送方式では、冗長度を高めるほど、通信の信頼性を向上させることができるが、その一方でトラヒックの増大を招き、通信の効率が劣化しうるという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高信頼かつ高効率な通信手法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る中継装置は、第１の他の通信装置から受信した信号を第２の他の通信装置へ転送する通信手段と、前記中継装置と１つ以上の他の中継装置のうち、前記通信手段による転送を優先的に行うべき装置を特定する優先順位の情報を取得する取得手段と、前記中継装置が前記第１の他の通信装置から信号を受信していない場合に、前記優先順位が前記中継装置より低い他の中継装置との通信に基づいて、前記第１の他の通信装置から送信された信号の受信に成功した他の中継装置を特定できた場合、当該特定した前記信号の受信に成功した他の中継装置に対して、前記信号を前記第２の他の通信装置へ送信する処理を引き起こさせる指示を送信する指示手段と、を有する。

本発明によれば、高信頼かつ高効率な通信を実現することができる。

通信システムの構成例を示す図である。各装置の構成例を示すブロック図である。通信に使用するビームを決定する処理の流れを示す図である。通信に使用するビームを決定する処理の流れの概要を示す図である。室内環境における高周波数帯の電波の伝搬の例を説明する図である。実行される処理の流れの例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する構成及び処理の流れは一例に過ぎず、本発明を特定の実施形態に限定することは意図されていない。例えば、以下では、使用される無線通信規格がＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格であるものとして専門用語を用いて説明するが、この規格の使用が必須の形態に本発明を限定することは意図しておらず、任意の無線通信規格の使用が許容される。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係るネットワーク構成を含んだ通信システムの構成例を示している。通信システムは、一例において、送信装置１０１、中継装置１０２～１０５、パケット交換装置１０６、受信装置１０８、及び制御装置１０９を有する。なお、図１の構成は一例であり、例えば、複数の送信装置や受信装置、制御装置が存在してもよいし、全ての中継装置が１つのパケット交換装置に接続されなくてもよい。また、制御装置１０９は、例えば受信装置１０８等の中に含まれてもよく、独立した装置でなくてもよい。以下の議論は、１つ以上の第１の他の通信装置と無線通信路等の信頼性の低い通信路を通じて通信を行うと共に、１つ以上の第２の他の通信装置と有線通信路等の信頼性の高い通信路を通じて通信を行う複数の通信装置を含む任意の通信システムに適用可能である。

送信装置１０１及び中継装置１０２～１０５は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に準拠した無線通信を行う無線通信装置である。なお、本実施形態では、中継装置１０２～１０５が、無線ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）の役割に対応するＰＣＰとして機能し、送信装置１０１が、そのＰＣＰに収容されるステーション（ＳＴＡ）として機能するものとする。なお、ＰＣＰは、ＰＢＳＳＣｅｎｔｒａｌＰｏｉｎｔの頭字語であり、ＰＢＳＳはＰｅｒｓｏｎａｌＢａｓｉｃＳｅｒｖｉｃｅＳｅｔの頭字語である。図１に示すように、中継装置１０２～１０５は、それぞれ独立して送信装置１０１と接続可能である。なお、送信装置１０１は、例えば複数のアンテナ素子を有し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に従って、ビームフォーミングによって形成されたビームを用いて中継装置１０２～１０５のそれぞれと無線通信を行う。なお、中継装置１０２～１０５も同様に複数のアンテナ素子を用いてビームフォーミングを行いうるが、説明を簡単にするため、図１においては図示を省略している。なお、ビームフォーミングが行われる場合、利得が最大となるメインローブの他に、メインローブ方向以外に利得が高くなるサイドローブが形成されるが、図１では、図解の簡略化のために、メインローブのみを示している。なお、以下でも同様に、サイドローブについては図示を省略し、メインローブのみを図示する。

中継装置１０２～１０５は、パケット交換装置１０６を介して、ネットワーク１０７に接続される有線通信装置でもある。ネットワーク１０７は、例えばインターネットであるが、一例においてイントラネット等の他の任意の形式のネットワークであってもよい。また、ネットワーク１０７は、イーサネット（登録商標）等の任意の規格や通信方式に従う有線通信ネットワークや、例えばＦＷＡ（ＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ）等の無線通信ネットワークでもよく、これらの組み合わせであってもよい。また、一例において、中継装置１０２～１０５は、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）やその後継規格に従うセルラ通信ネットワークの基地局であってもよく、ネットワーク１０７は、通信事業者が有するコアネットワークを含んでもよい。このように、ネットワーク１０７は、その種類や形式において何ら限定されるものではない。ただし、いずれの場合であっても、ネットワーク１０７を介する通信の信頼性は、送信装置１０１と中継装置１０２～１０５との間の通信の信頼性を下回ることはないものとする。パケット交換装置１０６は、一例において、中継装置１０２～１０５からのパケットをネットワーク１０７へ順次送出し、ネットワーク１０７から受信したパケットを宛先に応じて中継装置１０２～１０５のいずれかへ送信するスイッチとして動作する。また、パケット交換装置１０６は、例えば、中継装置１０２～１０５を相互に接続し、中継装置間の通信を可能とする。中継装置１０２～１０５は、パケット交換装置１０６及びネットワーク１０７を介して、受信装置１０８又は制御装置１０９又は他の中継装置と通信する。なお、この通信は、有線通信回線等の高信頼な通信回線を介して行われる。

上述のような構成により、送信装置１０１が送信したデータは、相対的に低信頼の無線回線を通じて中継装置１０２～１０５へ送信され、その後、高信頼な回線を通じて受信装置１０８へと送信される。受信装置１０８は、例えばサーバであり、送信装置１０１が送信したデータを蓄積する機能を有しうる。制御装置１０９は、中継装置１０２～１０５を制御するコントローラである。

本実施形態では、送信装置１０１と中継装置１０２～１０５との間の相対的に信頼性の低い通信区間において冗長伝送を行い、中継装置１０２～１０５と受信装置１０８との間の相対的に信頼性の高い通信区間においては冗長伝送を行わず又は冗長度を低くする。すなわち、信頼性の低い通信区間では、冗長伝送を行うことによって、通信が成功する確率を向上させることができる。一方で、信頼性の高い通信区間では、冗長伝送を行わなくても通信が成功する確率が高いため、冗長伝送を行わず又は冗長度を低くすることで、ネットワーク１０７を流れるトラヒックの量を抑制する。これにより、高信頼な通信を行いながら、冗長伝送による通信効率の劣化を抑制することができる。本実施形態では、中継装置１０２～１０５の中から、受信装置１０８にデータを送信する中継装置が決定され、決定された中継装置から受信装置１０８に対してデータの送信を指示するようにする。以下では、これらの装置の構成例、及び、実行される処理の流れの例について説明する。

（装置構成）
図２に、各装置（例えば、送信装置１０１、中継装置１０２～１０５、受信装置１０８、及び制御装置１０９）のハードウェア構成例を示す。各装置は、そのハードウェア構成として、例えば、記憶部２０１、制御部２０２、機能部２０３、入力部２０４、出力部２０５、通信部２０６及びアンテナ２０７を含む。なお、これらは一例であり、その一部の構成が省略されてもよいし、別の構成が追加されてもよい。例えば、中継装置１０２～１０５は、無線通信用の通信部２０６及びアンテナ２０７と、有線通信用の別の通信部とを有しうる。また、受信装置１０８及び制御装置１０９は、無線通信用の通信部２０６やアンテナ２０７を有しなくてもよく、有線通信用の通信部のみを有しうる。

記憶部２０１は、１つ以上のＲＯＭ、ＲＡＭの両方、もしくは、いずれか一方により構成され、後述する各種動作を行うためのプログラムや、無線通信のための通信パラメータ等の各種情報を記憶する。ここで、ＲＯＭは、ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙの頭字語であり、ＲＡＭは、ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙの頭字語である。なお、記憶部２０１として、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリの他に、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＤＶＤなどの記憶媒体を用いてもよい。

制御部２０２は、１つ以上のＣＰＵ、または、ＭＰＵ等のプロセッサにより構成され、記憶部２０１に記憶されたプログラムを実行することにより各装置の全体を制御する。ここで、ＣＰＵはＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔの頭字語であり、ＭＰＵはＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔの頭字語である。なお、制御部２０２は、記憶部２０１に記憶されたプログラムとＯＳとの協働により各装置の全体を制御するようにしてもよい。ここで、ＯＳはＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍの頭字語である。また、制御部２０２は、機能部２０３を制御して、撮像や印刷、投影等の所定の処理を実行する。

機能部２０３は、各装置が所定の処理を実行するためのハードウェアである。例えば、送信装置１０１がカメラである場合、送信装置１０１の機能部２０３は撮像部であり、撮像処理を行う。また、例えば、中継装置１０２～１０５又は受信装置１０８がプリンタである場合、これらの装置の機能部２０３は印刷部であり、印刷処理を行う。また、例えば、中継装置１０２～１０５又は受信装置１０８がプロジェクタである場合、これらの装置の機能部２０３は投影部であり、投影処理を行う。なお、これらの機能は一例であり、各装置は、様々な機能を実行可能であってもよく、それに対応する機能部２０３を有しうる。機能部２０３が処理するデータは、記憶部２０１に記憶されているデータであってもよいし、後述する通信部２０６を介して他の装置と通信したデータであってもよい。

入力部２０４は、ユーザからの各種操作の受付を行う。出力部２０５は、ユーザに対して各種出力を行う。ここで、出力部２０５による出力とは、画面上への表示や、スピーカーによる音声出力、振動出力等の少なくとも１つを含む。なお、タッチパネルのように入力部２０４と出力部２０５の両方を１つのモジュールで実現するようにしてもよい。

通信部２０６は、一例において、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格等のＩＥＥＥ８０２．１１規格シリーズに準拠した無線通信の制御や、ＩＰ通信の制御を行う。ＩＰはＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌの頭字語である。また、通信部２０６はアンテナ２０７を制御して、無線通信のための無線信号の送受信を行う。なお、通信部２０６は、有線通信を行ってもよい。各装置は通信部２０６を介して、画像データや文書データ、映像データ等のコンテンツや制御情報を他の装置と通信する。

（ビームフォーミングの概要）
続いて、送信装置１０１と、中継装置１０２～１０５との間での無線通信を行う際に実行されるビームフォーミングについて、図３及び図４を用いて説明する。なお、ここではＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格において規定された手順について説明するが、これ以外の方法でビームフォーミングが行われてもよい。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格におけるビームフォーミング手順は、図３に示すように、大きく２つの段階に分けられる。１段階目は、相手装置を発見するための手順であるセクタレベルスイープであり、２段階目は、ビームの微調整を行う手順であるビームリファインメントである。なお、この手順を開始する装置はイニシエータ（Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）と呼ばれ、イニシエータに呼応してこの手順を実行する装置はレスポンダ（Ｒｅｓｐｏｎｄｅｒ）と呼ばれる。本実施形態では、例えば、送信装置１０１（ＳＴＡ）がイニシエータとして動作し、中継装置１０２～１０５（ＰＣＰ１～ＰＣＰ４）のそれぞれが、レスポンダとして動作するものとするが、この逆であってもよい。

図３に示すように、セクタレベルスイープでは、まず、イニシエータが、セクタスイープフレームを送信する。このとき、イニシエータは、図４（Ａ）に示すように、アンテナを制御して、メインローブの向きがそれぞれ異なる複数のビームパターンを用いて、その複数のビームパターンのそれぞれにおいてセクタスイープフレームを送信する。１つのビームパターンでフレームが送信される範囲は、セクタと呼ばれる。すなわち、イニシエータは、複数のセクタのそれぞれにおいて、セクタスイープフレームを送信する。なお、レスポンダは、図４（Ａ）のように、この段階では、アンテナの指向性が擬似無指向性となるようにアンテナを制御して、イニシエータからのセクタスイープフレームの受信を待機する。なお、ここでの「アンテナの制御」とは、各アンテナ素子で送信される信号に所定のアンテナウェイトを乗じて送信するようにする処理や、各アンテナ素子で受信された信号に所定のアンテナウェイトを乗じて加算する処理等でありうる。

次に、レスポンダが、セクタスイープフレームを送信する。このとき、レスポンダは、図４（Ｂ）に示すように、メインローブの向きがそれぞれ異なる複数のビームパターンを用いて、その複数のビームパターンのそれぞれにおいてセクタスイープフレームを送信する。また、イニシエータは、アンテナの指向性が擬似無指向性となるようにアンテナを制御してこのセクタスイープフレームを受信する。すなわち、図４（Ｂ）の処理では、送信側と受信側とを入れ替えて図４（Ａ）の処理と同様の処理が実行される。

その後、図４（Ｃ）に示すように、セクタスイープフィードバックが行われる。イニシエータは、セクタスイープフィードバックフレームを送信し、レスポンダは、このセクタスイープフィードバックフレームを受信すると、セクタスイープＡＣＫを返信する。このフィードバック及びＡＣＫでは、例えば、少なくとも無線品質が良好だった一部のセクタについて、そのセクタの識別子と無線品質の情報が相手装置へ通知される。これにより、イニシエータ及びレスポンダは、フレームを送信した場合に良好な無線品質を得ることができるセクタを特定することができる。このようにして、セクタレベルスイープによって、良好な無線品質を得ることができるビームパターンを大まかに特定することができる。

セクタレベルスイープによって大まかなビームパターンが特定されると、続いて、図４（Ｄ）に示すような、ビームリファインメントプロトコルが実行される。ビームリファインメントプロトコルでは、セクタレベルスイープで特定されたビームパターンを微調整して、さらに良好な無線品質を得ることが可能なビームパターンを特定することができる。なお、ビームリファインメントプロトコルは、場合によっては行われなくてもよい。

ミリ波帯等の高い周波数帯域を用いた通信では、通信リンク上に障害物が置かれると、その影響により電波が大きく減衰し、通信を確立することができなくなりうる。一方、このような高周波数帯の電波は、室内伝搬環境における壁面や天井などの平坦は物体に対しては、反射して伝搬する。図５に、室内環境におけるミリ波等の高周波数帯の電波の伝搬の一例を示す。図５では、室内環境において１台の移動可能な送信装置（ＳＴＡ）に、複数の中継装置（ＰＣＰ）が設置されている場合の例を示している。図５の例では、経路Ａによって示されるように、ＳＴＡとＰＣＰ１及びＰＣＰ２との間は見通しが確保されているため、上述のビームフォーミング手順によって、この見通し通信路による通信リンクが確立可能である。一方、ＳＴＡとＰＣＰ３及びＰＣＰ４との間には、経路Ｃによって示されるように、構造物の影響で見通しを確保することができないため、見通し通信路による通信リンクを確立することはできない。しかし、経路Ｂによって示されるように、電波が壁面により反射されることによって、ＳＴＡとＰＣＰとの間の通信リンクが確立されうる。ただし、図５のＳＴＡからＰＣＰ３までの経路Ｄによって示されるように、経路が人体等によって（例えば一時的に）遮断されうる。なお、例えば、人物が移動することにより、ＳＴＡとＰＣＰ２との間の見通し通信路等、他の経路が遮断される場合がありうる。ただし、この場合、ＳＴＡとＰＣＰ２との間に示される反射波を用いた経路Ｅなど、別の経路によって通信リンクを確立することができる場合もある。また、例えばＳＴＡがＰＣＰ４の近くに移動した場合、ＳＴＡは、ＰＣＰ１やＰＣＰ２との間で見通しを確保することができなくなる場合がある。このように、複数の中継装置（ＰＣＰ）が設置された条件では、各中継装置と送信装置（ＳＴＡ）との間の伝送路は、それぞれ状態が異なり、また、周囲の状況（人物等の障害物の状況）や送信装置の移動等によって、その状態が変化しうる。このため、各通信リンクにおいて、受信信号強度（ＲＳＳＩ：ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）やＳＮＲ等の観測を継続することによって、無線品質の状態が監視される。

（処理の流れ）
続いて、図１の通信システムにおいて実行される処理の流れの例について、図６を用いて説明する。本処理は、各装置において、制御部２０２が、記憶部２０１に記憶されたプログラムを実行することによって実現されうる。なお、本処理を実行する専用のプロセッサや、別のハードウェアが用いられてもよい。

なお、図６では、送信装置１０１、中継装置１０２～１０５、受信装置１０８、制御装置１０９を、それぞれ、ＳＴＡ、ＰＣＰ１～ＰＣＰ４、Ｓｅｒｖｅｒ、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒと表記している。図６の処理では、まず、各機器の初期化処理が実行され、この初期化処理が終了した後に送信装置１０１（ＳＴＡ）と中継装置１０２～１０５（ＰＣＰ１～ＰＣＰ４）のそれぞれとの間でセクタレベルスイープが実行される。中継装置１０２～１０５は、それぞれ、セクタレベルスイープの実行完了後に、詳細な通信状態を示すセクタレベルスイープレポート（ＳＬＳ＿ｒｐｔ）を制御装置１０９（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）へ送信する。なお、中継装置１０２～１０５は、ビームリファインメントプロトコルの実行完了後の微調整後のビームパターンが用いられる場合の通信状態に関する情報を、制御装置１０９に通知してもよい。制御装置１０９は、中継装置１０２～１０５のそれぞれから通知されたセクタレベルスイープレポートに基づいて、優先的に通信を行うべき中継装置を特定する優先順位を決定する。例えば、制御装置１０９は、通信品質が良好な中継装置の順序を特定し、その順序を通信を行うべき中継装置の優先順位として決定しうる。なお、制御装置１０９は、一例において、送信装置１０１との間の通信に要する時間（例えばＴｉｍｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ）が短いほど高い優先順位を付与してもよい。そして、制御装置１０９は、この優先順位の情報を含んだプライオリティレポートを、送信装置１０１及び中継装置１０２～１０５のそれぞれに対して送信する。プライオリティレポートには、セクタレベルスイープレポートを送信した全中継装置の台数、各中継装置それぞれの識別情報、各中継装置について全体の中で何番目の優先順位であるかを示す情報が含まれる。識別情報は例えば装置のＭＡＣアドレスやＵＵＩＤ等である。なお、ここでは、中継装置１０２（ＰＣＰ１）の優先順位が最も高く、中継装置１０３（ＰＣＰ２）の優先順位が２番目に高く、中継装置１０４（ＰＣＰ３）の優先順位が３番目に高く、中継装置１０５（ＰＣＰ４）の優先順位が最も低いと決定されたものとする。

その後、データ送信手順６０１～６０３に示すように、送信装置１０１は、決定された優先順位の順で、各中継装置に対して、受信装置１０８宛てのデータグラムパケットを送信する。すなわち、送信装置１０１は、例えば、最初に中継装置１０２、２番目に中継装置１０３、３番目に中継装置１０４、最後に中継装置１０５の順で、受信装置１０８宛てのデータグラムパケットを送信する。なお、送信装置１０１は、中継装置１０２～１０５のそれぞれに対して、一斉に、受信装置１０８宛てのデータグラムパケットを送信してもよい。また、ここでのパケットの送信は、上述のセクタレベルスイープで特定したビームパターンを用いて実行される。

ここで、優先順位が最も高い中継装置１０２は、パケットの受信に成功すると、データ送信手順６０１によって示されるように、その受信したパケットを受信装置１０８に転送することができる。これによれば、無線区間で最初にパケットを受信することとなる中継装置１０２が、即時にそのパケットを転送するため、データ転送に要する時間が短縮されうる。また、優先順位が２番目以降の中継装置１０３～１０５は、パケットの受信に成功すると、受信レポート（ｒｃｖ＿ｒｐｔ）を上位の中継装置に対して送信する。すなわち、中継装置１０５は、自装置より優先順位が１つ上位の中継装置１０４に受信レポートを送信し、中継装置１０４は、自装置より優先順位が１つ上位の中継装置１０３に、受信レポートを送信する。同様にして、中継装置１０２は、自装置より優先順位が１つ下位の中継装置１０３から、受信レポートを取得する。なお、各中継装置は、自装置より優先順位が下位の中継装置から受信した受信レポートの内容と、自装置の受信レポートで報告すべき内容とを併せて、上位の装置へ送信する受信レポートを生成してもよい。また、自装置より優先順位が上位の全ての中継装置へ受信レポートを送信してもよい。受信レポートには、パケットの受信状態やペイロードのハッシュなどの情報が含まれうる。

優先順位が最も高い中継装置１０２は、受信レポートを受け取ると、データグラムパケットを送信したことを示す送信レポート（ｓｎｄ＿ｒｐｔ）を、優先順位が次に低い中継装置１０３へ送信する。中継装置１０３は、送信レポートを受信すると、自装置の次に優先順位が低い中継装置１０４へ送信レポートを送信し、同様に、中継装置１０４から中継装置１０５へ送信レポートが送信される。優先順位が最下位の中継装置１０５は、送信レポートを受信すると、制御装置１０９へ、送信レポートを送信する。送信レポートには、例えば、パケットの受信状態やペイロードのハッシュなどの情報が含まれうる。なお、送信レポートは、各中継装置が、それぞれ制御装置１０９及び優先順位が下位の中継装置へ送信されてもよい。送信レポートにより、他の中継装置は、自装置がデータグラムパケットを送信する必要がないことを認識することができる。この結果、優先順位が最上位の中継装置１０２以外の中継装置は、優先順位が上位の中継装置から送信レポートを受信した時点で、データグラムパケットをサーバ装置に転送せずに廃棄することができる。また、制御装置１０９は、送信レポートを受信することによって、中継装置１０２～１０５のパケット受信状態を知ることができ、この受信状態の情報に基づいて、必要に応じて優先順位を更新することができる。

なお、データグラムパケットを受信装置１０８へ転送した中継装置が、優先順位が下位の中継装置からの受信レポートにおいて取得したパケットの受信情報等の情報を集約して、制御装置１０９及び優先順位が下位の中継装置へ送信レポートを送信してもよい。これによっても、優先順位が最上位の中継装置１０２以外の中継装置はデータグラムパケットをサーバ装置に転送せずに廃棄することができ、また、制御装置１０９は、中継装置１０２～１０５のパケット受信状態を知ることができる。これにより、１つの中継装置のみから受信装置１０８へデータグラムが送信されるため、ネットワーク１０７を流れるデータの量を抑制することができる。また、複数の中継装置のうちデータグラムパケットの受信に成功した中継装置からデータグラムパケットが受信装置１０８へ送信されるため、通信の信頼性を十分に高く確保することができる。

データ送信手順６０２は、中継装置１０３（ＰＣＰ２）及び中継装置１０５（ＰＣＰ４）のみが、送信装置１０１によって送信されたデータグラムパケットの受信に成功した場合の手順を示している。なお、中継装置１０２（ＰＣＰ１）及び中継装置１０４（ＰＣＰ３）は、データグラムパケットの受信に成功しておらず、パケットの転送処理や受信レポートの送信などを行うことができない。この場合、まず、データグラムパケットの受信に成功した中で優先順位が最下位の中継装置１０５が、優先順位が１つ高い中継装置１０４へ受信レポートを送信する。すなわち、優先順位が最下位の中継装置１０５は、他の中継装置から受信レポートを受信することなく、自装置の受信レポートを優先順位が上位の中継装置へ送信する。中継装置１０４は、データグラムパケットの受信に成功していないが、中継装置１０５からの受信レポートによって、送信装置１０１からデータグラムパケットが送信されたことを認識することができる。そして、中継装置１０４は、自装置より優先順位が１つ高い中継装置１０３へ、自装置の受信状態を含んだ受信レポートを送信する。また、同様に、中継装置１０３は、中継装置１０２へ受信レポートを送信する。優先順位が最上位の中継装置１０２は、この受信レポートにより、自装置が受け取っていないデータグラムパケットを、中継装置１０３及び中継装置１０５が受信できていることを認識することができる。そこで、中継装置１０２は、データグラムを受信装置１０８へ送信することを要求する送信リクエストパケット（ｓｎｄ＿ｒｅｑ）を、データグラムパケットの受信に成功している中で優先順位が最も高い中継装置１０３へ送信する。なお、中継装置１０２は、送信リクエストパケットを、中継装置１０５に送信してもよい。ただし、この場合、受信装置１０８へのデータグラムの転送が中継装置１０５によって行われることを通知して、保持しているデータグラムを破棄させるための信号を優先順位が下位の中継装置１０３及び１０４に送信することとなる。中継装置１０３は、送信リクエストパケットを受信すると、受信成功した後に保持していたデータグラムパケットを受信装置１０８へ転送する。中継装置１０３は、データグラムパケットを転送すると、データグラムパケットを送信したことを示す送信レポートを、優先順位が低い中継装置１０４へ送信する。この送信レポートには、例えば、中継装置１０３がデータグラムパケットの受信に失敗したことを示す情報が含まれうる。送信レポートは、順次、中継装置１０４、中継装置１０５、及び制御装置１０９へと転送される。この送信レポートにより、中継装置１０５は、自装置より優先順位が高い中継装置によってデータグラムパケットが受信装置１０８へ転送されたことを認識し、受信して保持していたデータグラムパケットを破棄することができる。

このように、優先順位が上位の中継装置がデータグラムパケットの受信に失敗した場合に、優先順位が下位の１台の中継装置がデータグラムを受信装置１０８に送信する。これによって、ネットワーク１０７を流れるトラフィック量を抑えながら、高信頼の通信を行うことができる。

データ送信手順６０３は、中継装置１０３（ＰＣＰ２）及び中継装置１０４（ＰＣＰ３）のみが、送信装置１０１によって送信されたデータグラムパケットの受信に成功した場合の手順を示している。このような場合、データグラムパケットを受信した優先順位が上位の中継装置は、優先順位が下位の中継装置から受信レポートが送信されてこないままに、受信の成功から所定期間が経過すると、優先順位が最下位の中継装置に受信レポートの送信を要求する。データ送信手順６０３の例では、中継装置１０３が、優先順位が最下位の中継装置１０５に対して、レポート要求パケット（ｒｐｔ＿ｒｅｑ）を送信する。

なお、中継装置１０４が、レポート要求パケットを送信するようにしてもよい。また、上述の所定期間は、優先順位ごとに異なっていてもよい。例えば、優先順位が上位の中継装置における第１の所定期間は優先順位が下位の中継装置における第２の所定期間より短くてもよい。これによれば、例えば、中継装置１０４は、第２の所定期間が経過する前に、中継装置１０３によってレポート要求パケットが送信されることによって、受信レポートを中継装置１０５から受信しうる。この場合、中継装置１０４は、中継装置１０５へレポート要求パケットを送信しないでよくなる。同様に、第２の所定期間を第１の所定期間より短くすることで、中継装置１０３は、第１の所定期間が経過する前に、中継装置１０４によるレポート要求パケットによって、受信レポートを中継装置１０５から（中継装置１０４を介して）受信しうる。このように所定期間の設定によって、レポート要求パケットが重複して送信されることを防ぎながら、受信レポートを確実に送信させることができるようになる。また、各中継装置は、レポート要求パケットを送信する場合、他の中継装置に対してもレポート要求パケットを、又は、レポート要求パケットが送信されたことを示すパケットを送信してもよい。このパケットを受信した他の中継装置がレポート要求パケットを送信しないことによって、複数の中継装置が並行してレポート要求パケットを送信してしまうことを防ぐことができる。なお、この場合、上述の所定期間が、中継装置ごとに異なるように設定されうる。例えば中継装置の識別情報を所定の関数に入力することによって得られる値が所定期間として設定されうる。また、乱数に従って、所定期間が設定されてもよい。

中継装置１０５は、レポート要求パケットを受信すると、優先順位が１つ高い中継装置１０４へ、受信レポートを送信する。なお、この時点で、中継装置１０５は、データグラムパケットが送信されていたことを認識することができ、同時に、そのデータグラムパケットの受信に失敗したことを認識することができる。そして、受信レポートは、順次、優先順位が上位の中継装置へ送信され、優先順位が最上位の中継装置１０２に到達する。中継装置１０２は、受信レポートを受信したことによって、データグラムパケットが送信されていたことを認識することができ、同時に、そのデータグラムパケットの受信に失敗したことを認識することができる。このため、中継装置１０２は、データグラムパケットを受信装置１０８へ送信することを要求する送信リクエストパケットを、データグラムパケットの受信に成功している中で優先順位が最も高い中継装置１０３へ送信する。その後、中継装置１０３は、データグラムパケットを受信装置１０８へ送信し、また、送信レポートを、優先順位が１つ低い中継装置１０４へ送信する。送信レポートは、その後、中継装置１０５及び制御装置１０９へ送信される。

このように、優先順位が最下位の中継装置がデータグラムパケットの受信に失敗した場合であっても、受信レポートを送信させることができ、これに伴って、１台の適切な中継装置に、データグラムの転送を行わせることができる。これによって、ネットワーク１０７を流れるトラフィック量を抑えながら、高信頼の通信を行うことができる。また、受信レポートが確実に送信されるようにすることで、制御装置１０９は、データグラムパケットの中継が発生するたびに、送信装置１０１と中継装置１０２～１０５のそれぞれとの間の通信状態の情報を収集することができる。これにより、制御装置１０９は、この収集した情報に基づいて、優先順位を更新しうる。なお、優先順位が更新される場合、制御装置１０９は、その更新後の優先順位の情報を、送信装置１０１と中継装置１０２～１０５とに送信しうる。また、図６に示すように、送信装置１０１と中継装置との間で、ビームフォーミング手順が再実行される場合がある。例えば、制御装置１０９は、無線区間での信号の受信状況が大幅に劣化した中継装置が存在する場合、その中継装置と送信装置１０１との間でビームフォーミング手順を再実行するように指示する指示信号を送信してもよい。また、各中継装置または送信装置が、自律的にビームフォーミング手順を再実行してもよい。この手順の結果（例えばＳＬＳ＿ｒｐｔ）は、制御装置１０９に通知され、制御装置１０９は、この結果に基づいて、優先順位の更新を行いうる。これにより、優先して通信を行うべき中継装置が特定され、送信装置１０１からのデータグラムパケットを高品質に受信できる確率が高い中継装置が、受信装置１０８にそのデータグラムパケットを優先的に送信することとなる。このため、高信頼な通信を行うことができ、また、ネットワーク１０７を流れるデータ量を抑制することが可能となる。なお、無線品質が良好な順で優先順位を決定することで優先順位が最上位の中継装置がデータグラムパケットの受信に成功する確率が高くなるため、送信リクエストパケットが送信される確率を抑制し、中継装置間で送受信されるデータ量を低減することもできる。

以上のように、本実施形態では、送信装置と中継装置との間の無線区間の通信では複数のパスを用いた冗長度の高い通信を行い、通信の信頼度が高い有線ネットワークの区間では冗長度を下げてトラヒックの増大を抑制する。これにより、高品質かつ高信頼の通信を行うことが可能となる。

なお、中継装置は、優先順位が下位の中継装置から受信レポートを受信した際又は上位の中継装置からレポート要求パケットを受信した際に、送信装置１０１からの信号を受信していないことに応じて、信号の受信に失敗したと判定するが、これに限られない。例えば、中継装置は、受信した信号に関するパリティチェックの結果、受信したデータが破損していると判定した場合に、信号の受信に失敗したと判定するなど、別の方法で信号の受信の失敗を判定してもよい。この場合、例えば優先順位が上位の中継装置は、信号の受信に失敗した場合に優先順位が下位の中継装置からの受信レポートを受信していなくても、送信装置から信号が送信されたことを認識することができる。このとき、例えば優先順位が最上位の中継装置は、受信レポートの受信前に、下位の中継装置に送信リクエストパケットを送信してもよい。なお、ここで、下位の中継装置においても送信装置からの信号の受信に失敗している場合、さらに下位の中継装置に送信リクエストパケットが転送されてもよい。このように、送信装置からの無線信号の受信に成功した中継装置のうち優先順位が最上位の中継装置が、その信号を受信装置に転送するような制御を行うような、上述の処理と異なる処理が実行されてもよい。

＜＜その他の実施形態＞＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１：送信装置、１０２～１０５：中継装置、１０６：パケット交換装置、１０７：ネットワーク、１０８：受信装置、１０９：制御装置、２０１：記憶部、２０２：制御部、２０６：通信部

Claims

中継装置であって、
第１の他の通信装置から受信した信号を第２の他の通信装置へ転送する通信手段と、
前記中継装置と１つ以上の他の中継装置のうち、前記通信手段による転送を優先的に行うべき装置を特定する優先順位の情報を取得する取得手段と、
前記中継装置が前記第１の他の通信装置から信号を受信していない場合に、前記優先順位が前記中継装置より低い他の中継装置との通信に基づいて、前記第１の他の通信装置から送信された信号の受信に成功した他の中継装置を特定できた場合、当該特定した前記信号の受信に成功した他の中継装置に対して、前記信号を前記第２の他の通信装置へ送信する処理を引き起こさせる指示を送信する指示手段と、
を有することを特徴とする中継装置。
前記優先順位の情報に少なくとも基づいて前記受信した信号を前記第２の他の通信装置へ転送するか決定する決定手段を更に有し、
前記決定手段は、前記中継装置より前記優先順位が高い他の中継装置がなく、かつ、前記第１の他の通信装置から送信された信号の受信に成功した場合に、前記受信した信号を前記第２の他の通信装置へ転送すると決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
前記決定手段は、前記中継装置より前記優先順位が高い装置がなく、かつ、前記第１の他の通信装置から送信された信号の受信に失敗した場合には、前記受信した信号を前記第２の他の通信装置へ転送しないと決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の中継装置。
前記指示手段は、前記特定した前記信号の受信に成功した他の中継装置に対して前記第２の他の通信装置への信号の送信を要求する信号を送信する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の中継装置。
前記中継装置より前記優先順位が低い他の中継装置から、当該他の中継装置における前記第１の他の通信装置から送信された信号の受信状況に関する情報を受信する受信手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の中継装置。
前記受信手段によって前記受信状況に関する情報を受信した際に前記第１の他の通信装置から送信された前記信号を受信していない場合に、当該信号を受信できていないと判定する判定手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
前記第１の他の通信装置から送信された信号を受信してから所定期間が経過する前に前記中継装置より前記優先順位が低い他の中継装置から前記受信状況に関する情報を受信しなかった場合であって、前記中継装置より優先順位が高い他の中継装置が存在する場合に、前記指示手段は、前記受信状況に関する情報を要求する指示を送信する、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の中継装置。
中継装置であって、
第１の他の通信装置から受信した信号を第２の他の通信装置へ転送する通信手段と、
前記中継装置と１つ以上の他の中継装置のうち、前記通信手段による転送を優先的に行うべき装置を特定する優先順位の情報を取得する取得手段と、
前記中継装置より前記優先順位が高い他の中継装置から前記第２の他の通信装置への信号の送信を要求された場合に、前記通信手段に、前記第１の他の通信装置から送信された信号を前記第２の他の通信装置へ転送させると決定する決定手段と、
を有することを特徴とする中継装置。
前記通信手段は、前記第１の他の通信装置から送信された信号を前記第２の他の通信装置へ転送した場合、当該信号を送信したことを示す情報を前記中継装置より前記優先順位が低い他の中継装置へ送信する、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の中継装置。
前記信号を送信したことを示す情報に基づいて、前記優先順位が更新される、
ことを特徴とする請求項９に記載の中継装置。
前記第１の他の通信装置と前記中継装置との間の通信は無線により行われ、前記第２の他の通信装置と前記中継装置との間の通信は有線により行われる、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の中継装置。
前記中継装置は、第１の他の通信装置から受信した信号を第２の他の通信装置へ転送する複数の中継装置を含む通信システムを構成するいずれか１つの中継装置であり、前記第１の他の通信装置と前記複数の中継装置のそれぞれとの間の無線品質に基づいて、前記複数の中継装置において、点層を優先的に行うべき装置を特定するための優先順位が決定される、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の中継装置。
前記第１の他の通信装置と前記中継装置との間の通信は、ミリ波帯の周波数帯域を使った無線通信に従って実行される、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の中継装置。
前記第１の他の通信装置と前記中継装置との間の通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格に従って実行される、
ことを特徴とする請求項１３に記載の中継装置。
前記第１の他の通信装置と前記中継装置との間の通信はセルラ規格に則った無線通信であり、前記中継装置は、セルラ規格に則ったコアネットワークを介して前記信号を前記第２の他の通信装置に対して転送することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の中継装置。
第１の他の通信装置から受信した信号を第２の他の通信装置へ転送する通信手段を有する中継装置によって実行される制御方法であって、
前記中継装置と１つ以上の他の中継装置のうち、前記通信手段による転送を優先的に行うべき装置を特定する優先順位の情報を取得する取得工程と、
前記中継装置が前記第１の他の通信装置から信号を受信していない場合に、前記優先順位が前記中継装置より低い他の中継装置との通信に基づいて、前記第１の他の通信装置から送信された信号の受信に成功した他の中継装置を特定できた場合、当該特定した前記信号の受信に成功した他の中継装置に対して、前記信号を前記第２の他の通信装置へ送信する処理を引き起こさせる指示を送信する指示工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
第１の他の通信装置から受信した信号を第２の他の通信装置へ転送することができる通信手段を有する複数の中継装置のうちの１つである中継装置に備えられたコンピュータに、請求項１６に記載の制御方法を実行させるためのプログラム。