JP7218852B2 - 無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線経路制御方法、無線通信システム、無線ノード、及び、無線経路制御プログラムに関する。

既存のセルラー通信システムでは、ユーザ装置向けの無線アクセス回線を提供する基地局と、バックボーンネットワーク（コアネットワークと称されることもある）と、を有線のバックホール（ＢＨ）ネットワークによって接続する形態が多い。

一方で、新世代のモバイル通信を実現する１つの形態として、半径が数十メートルの無線通信エリアを提供する複数の無線ノード（例えば、基地局又はアクセスポイント）の間を、無線マルチホップによって接続するシステム又はネットワークが検討されている。

例えば、モバイル通信のインフラストラクチャの１つであるＢＨネットワークを無線マルチホップによって無線化することで、有線ケーブルの敷設を不要にでき、モバイル通信システムの導入に要する敷設コストを削減できる。

特開２００５－１４３０４６号公報 国際公開第２０１１／１０５３７１号

無線マルチホップ接続の形態として、例えば、無線ノード間をメッシュ状に接続したメッシュネットワークと、複数の無線ノードのうちの特定の無線ノードを頂点に有するツリー構造のネットワークと、が検討される。

しかし、いずれの形態のネットワークにおいても、例えば、いずれかの無線ノード間の電波伝搬品質の変動によって経路の変更（更新あるいは再構築）が必要になった場合、経路探索、及び／又は、リンク確立のやり直し等によって、通信断が生じる。別言すると、いずれの形態のネットワークにおいても、経路変更に対する追従性能に関して改善の余地がある。

本発明の目的の１つは、バックホールネットワークを構成する無線ノードの間の電波伝搬品質の変動に応じた経路変更に対する追従性能を高めて、経路変更に伴う通信断の発生を抑制することにある。

一態様に係る無線経路制御方法は、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードの間においてリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を、前記複数の無線ノードのうちの第１無線ノードから送信し、前記複数の無線ノードのうち、前記第１無線ノードとは異なる第２無線ノードのそれぞれは、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードのそれぞれにおいてリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向の異なる経路の１つに対応する無線リンクを、データ信号の伝送経路に選択する。

また、一態様に係る無線通信システムは、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードの間にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を送信する、前記複数の無線ノードの１つである第１無線ノードと、前記複数の無線ノードのうち、前記第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードの１つであって、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向の異なる経路の１つに対応する無線リンクを、データ信号の伝送経路に選択する第２無線ノードと、備える。

また、一態様に係る無線ノードは、複数の無線ノードのうちの１つである第１無線ノードであって、バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を生成する生成部と、前記制御信号を前記第１無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクへ送信する送信部と、を備え、前記制御信号は、前記複数の無線ノードのうちの前記第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードのそれぞれが、異なる経路から受信した複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向の異なる経路の１つに対応する無線リンクを、データ信号の伝送経路に選択するために用いられる。

また、一態様に係る無線ノードは、複数の無線ノードのうちの、第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードの１つであって、バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間にリンクアップした複数の無線リンクのうち、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした１つ以上の無線リンクを通じて、前記第１無線ノードが前記複数の無線リンクに伝搬させるために送信した制御信号を受信する受信部と、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向の異なる経路の１つに対応する無線リンクを、データ信号の伝送経路に選択する選択部と、を備える。

また、一態様に係る無線経路制御プログラムは、複数の無線ノードの１つである第１無線ノードが備えるプロセッサに、バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を生成し、前記制御信号を前記第１無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクへ送信する、処理を実行させ、前記制御信号は、前記複数の無線ノードのうちの前記第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードのそれぞれが、異なる経路から受信した複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向の異なる経路の１つに対応する無線リンクを、データ信号の伝送経路に選択するために用いられる。

また、一態様に係る無線経路制御プログラムは、複数の無線ノードのうちの第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードの１つが備えるプロセッサに、バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間にリンクアップした複数の無線リンクのうち、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした１つ以上の無線リンクを通じて、前記第１無線ノードが前記複数の無線リンクに伝搬させるために送信した制御信号を受信し、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向の異なる経路の１つに対応する無線リンクを、データ信号の伝送経路に選択する、処理を実行させる。

また、一態様に係る無線経路制御方法は、複数の無線ノードの間にリンクアップした複数の無線リンクの少なくとも一部を、特定の無線ノードを頂点に有するツリー構造の経路を成す無線リンクセットの要素に選択する。

バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードの間の電波伝搬品質の変動に応じた経路変更に対する追従性能を高めることができ、経路変更に伴う通信断の発生を抑制できる。

一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係るノード間の接続形態の一例を、個々のノードのプロトコル・スタックと併せて示す図である。 一実施形態に係るノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係るノードの機能的な構成例を示すブロック図である。 図４に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。 一実施形態に係るノード間のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。 図６に例示したリンクセットアップ手順によってノード間にメッシュ状の無線リンクがリンクアップする例を示す図である。 図７に例示したノードのそれぞれにおいて管理される周辺ノード情報の一例を示す図である。 一実施形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御の一例を示す図である。 図９の（Ａ）に例示したツリー経路に対応して、ノードのそれぞれにおけるリンク情報の選択例を示す図である。 図９の（Ｂ）に例示したツリー経路に対応して、ノードのそれぞれにおけるリンク情報の選択例を示す図である。 一実施形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御を含むコアノード（ＣＮ）の動作例を示すフローチャートである。 一実施形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御を含むスレーブノード（ＳＮ）の動作例を示すフローチャートである。 図９に例示したツリー経路制御によって構築されたツリー経路において、データパケットを送信する場合の、ＣＮの動作例について説明するフローチャートである。 図９に例示したツリー経路制御によって構築されたツリー経路において、データパケットを送信する場合の、ＳＮの動作例について説明するフローチャートである。 一実施形態の変形例に係る、ＡＰ（Access Point）モードとＳＴＡ（Station）モードとの組み合わせを用いた、ノード間のメッシュリンクのセットアップ手順の一例を説明する図である。 図１６に例示したメッシュリンクのセットアップ手順をノードそれぞれのプロトコル・スタックと併せて示す図である。

以下、図面を適宜参照して、実施の形態について説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には、特に断らない限り、同一符号を付す。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施の形態を説明するためのものであり、唯一の実施の形態を示すためのものではない。例えば、実施の形態において動作の順序が示された場合、動作の順序は、全体的な動作として矛盾が生じない範囲で、適宜に変更されてもよい。

複数の実施形態及び／又は変形例を例示した場合、或る実施形態及び／又は変形例における一部の構成、機能及び／又は動作は、矛盾の生じない範囲で、他の実施形態及び／又は変形例に含まれてもよいし、他の実施形態及び／又は変形例の対応する構成、機能及び／又は動作に置き換えられてもよい。

また、実施の形態において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、説明が不必要に冗長になること、及び／又は、技術的な事項又は概念が曖昧になることを回避して当業者の理解を容易にするために、公知又は周知の技術的な事項の詳細説明を省略する場合がある。また、実質的に同一の構成、機能及び／又は動作についての重複説明を省略する場合がある。

添付図面および以下の説明は、実施の形態の理解を助けるために提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。また、以下の説明で使われる用語は、当業者の理解を助けるために他の用語に適宜に読み替えられてもよい。

＜システム構成例＞
図１は、一実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図１に示す無線通信システム１は、例示的に、複数のノード３を備える。図１には、非限定的な一例として、ノード番号＃０～＃１４を付して示す１５台のノード３が例示されている。ノード３の数は、２以上かつ１４未満でもよいし１６以上でもよい。

個々のノード３は、無線通信が可能な無線機器の一例である。そのため、ノード３のそれぞれは、「無線ノード３」と称されてもよい。無線通信には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｎ／ａｃ／ａｄ／ａｙといった無線ＬＡＮ（Local Area Network）関連規格に準拠した（あるいは、ベースとした）通信プロトコルが適用されてよい。

個々のノード３は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線ＬＡＮ関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード３が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード３が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。

ノード３のそれぞれは、他のノード３のサービスエリアに位置する場合に、当該他のノード３と無線通信することが可能である。複数のノード３は、例えば、バックボーンネットワーク５と端末装置７との間の通信を無線によって中継する無線バックホール（ＢＨ）ネットワーク９を形成する。「無線ＢＨネットワーク」は、「無線」を省略して「ＢＨネットワーク」と称されてもよい。

「ＢＨネットワーク」は、「中継ネットワーク」と称されてもよい。ＢＨネットワーク９のエンティティである個々のノード３は、「中継ノード」と称されてもよい。

バックボーンネットワーク５は、例示的に、インターネット等の大規模な通信ネットワークである。「バックボーンネットワーク」は、「コアネットワーク」、又は、「グローバルネットワーク」等と称されてもよい。

ＢＨネットワーク９において無線信号が伝送される経路又は区間は、「無線ＢＨ通信路」、「無線ＢＨ伝送路」、「無線ＢＨ回線」、「無線ＢＨ接続」、又は、「無線ＢＨチャネル」と相互に読み替えられてもよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよく、また、「ＢＨ」は「中継（Ｒｅｌａｙ）」に読み替えられてもよい。

これに対し、例えば、端末装置７とＢＨネットワーク９との間において無線信号が伝送される区間は、「無線アクセス回線」、又は、「無線アクセスチャネル」と称されてよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよい。

なお、以下の説明において、「信号」という用語は、「フレーム」又は「パケット」といった、信号が時間的に区切られた単位の用語に読み替えられてもよい。

無線ＢＨ回線及び無線アクセス回線には、互いに異なる周波数（チャネル）が割り当てられてよい。非限定的な一例として、ＢＨ回線には、５ＧＨｚ帯（例えば、５．１５～５．８５ＧＨｚ）の周波数（チャネル）が割り当てられてよい。

アクセス回線には、２．４ＧＨｚ帯（例えば、２．４１２～２．４７２ＧＨｚ）の周波数（チャネル）が割り当てられてよい。ＢＨ回線に割り当てられる周波数とは異なる周波数であれば、アクセス回線に５ＧＨｚ帯の周波数が割り当てられてもよい。

５ＧＨｚ帯には、例えば、５．２ＧＨｚ帯（Ｗ５２：５１５０～５２５０ＭＨｚ）、５．３ＧＨｚ帯（Ｗ５３：５２５０～５３５０ＭＨｚ）、及び、５．６ＧＨｚ帯（Ｗ５６：５４７０～５７２５ＭＨｚ）のうちの少なくとも１つが含まれてよい。

Ｗ５２において利用可能なチャネル数は、３６ｃｈ、４０ｃｈ、４４ｃｈ及び４８ｃｈの４チャネルである。Ｗ５３において利用可能なチャネル数は、５２ｃｈ、５６ｃｈ、６０ｃｈ及び６４ｃｈの４チャネルである。Ｗ５６において利用可能なチャネル数は、１００ｃｈ、１０４ｃｈ、１０８ｃｈ、１１２ｃｈ、１１６ｃｈ、１２０ｃｈ、１２４ｃｈ、１２８ｃｈ、１３２ｃｈ、１３６ｃｈ及び１４０ｃｈの１１チャネルである。

したがって、例えば、アクセス回線に、Ｗ５２、Ｗ５３及びＷ５６のうちの１つ又は２つの周波数帯を割り当てる場合、ＢＨ回線には、Ｗ５２、Ｗ５３及びＷ５６のうち、アクセス回線に割り当てられない残りの１つ又は２つの周波数帯が割り当てられてよい。

複数のノード３のうちの一部のノード３は、バックボーンネットワーク５に有線接続されてよい。図１には、２つのノード＃０及びノード＃８が、バックボーンネットワーク５に有線接続された態様が例示されている。有線接続には、例えば、ＬＡＮケーブル、又は光ファイバケーブルが適用されてよい。

バックボーンネットワーク５に有線接続されたノード＃０及びノード＃８は、「コアノード（ＣＮ）」と称されてよい。ＢＨネットワーク９を形成する複数のノード３のうち、ＣＮ＃０及び＃８を除いた個々のノード３は、「スレーブノード（ＳＮ）」と称されてよい。例えば図１において、ノード＃１～＃７及び＃９～＃１４は、いずれもＳＮである。ＣＮ３は、「第１無線ノード」の一例であり、ＳＮ３のそれぞれは、「第２無線ノード」の一例である。

なお、図１において、個々のノード３に付した＃０～＃１４は、個々のノード３の識別に用いられる情報（以下「ノード識別情報」と略称することがある）の一例である。ノード識別情報は、同じＢＨネットワーク９において個々のノード３を一意に識別可能な情報であればよく、例えば、ノード番号、機器の識別子、又は、アドレス情報等であってよい。アドレス情報の非限定的な一例は、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレスである。

ＢＨネットワーク９は、１つのＣＮ３（＃０又は＃８）をルート（根）ノードとした１つ以上のツリー構造（「ツリートポロジ」と称されてもよい）を有してよい。例えば図１に示すように、ＢＨネットワーク９において、ＣＮ＃０をルートノードとした第１のツリートポロジと、ＣＮ＃８をルートノードとした第２のツリートポロジと、が構築されてよい。

別言すると、ＢＨネットワーク９において、ＣＮ３毎に「ツリートポロジ」が構築されてよい。ＢＨネットワーク９において構築される１つ以上の「ツリートポロジ」は、「ツリークラスタ」又は「ツリーサブクラスタ」等と称されてもよい。なお、ＢＨネットワーク９において、ＣＮ３の数は、２つに限られず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

ツリートポロジにおいて、子ノードを有さないＳＮ３は「葉（リーフ）ノード」と称されてよく、子ノードを有するＳＮ３は「内部ノード」と称されてよい。例えば図１において、ＳＮ＃２、＃３、＃６、＃７、＃１０、＃１１、＃１３、及び、＃１４は、いずれも「リーフノード」に相当する。また、ＳＮ＃１、＃４、＃５、＃９、及び、＃１２は、いずれも「内部ノード」に相当する。

無線ＢＨ回線には、コアノード３からリーフノード３へ向かう方向の「下り回線」と、リーフノード３からコアノード３へ向かう方向の「上り回線」と、が含まれてよい。「下り回線」及び「上り回線」は、それぞれ、セルラー通信における呼称に倣って「ダウンリンク（ＤＬ）」及び「アップリンク（ＵＬ）」と称されてもよい。

「下り回線」における信号（下り信号）の流れは、「ダウンストリーム」と称されてよく、「上り回線」における信号（上り信号）の流れは、「アップストリーム」と称されてよい。「下り信号」及び「上り信号」のそれぞれには、制御信号及びデータ信号が含まれてよい。「制御信号」には、「データ信号」には該当しない信号が含まれてよい。

なお、「子ノード」は、「下り回線」に着目した場合の、或るノードの下流に無線リンクによって接続されたノード（下流ノード）に相当すると捉えてもよい。下り回線に着目した場合の、或るノードの上流に無線リンクによって接続されたノードは、「親ノード」又は「上流ノード」と称されてもよい。「上り回線」に着目した場合、「子ノード」（下流ノード）と「親ノード」（上流ノード）との関係は、逆転する。

また、「下り回線」に着目した場合、「コアノード」は、「始点ノード」又は「起点ノード」と称されてもよく、「リーフノード」は、「終点ノード」あるいは「エッジノード」と称されてもよい。「内部ノード」は、「中間ノード」又は「中継ノード」と称されてもよい。

ＢＨネットワーク９におけるツリー構造の経路（ツリートポロジ）は、例えば、ＣＮ３から特定のＳＮ３に至る経路のメトリック（以下「経路メトリック」と略称することがある）に基づいて構築されてよい。経路メトリックには、ＣＮ３から特定のＳＮ３に至る無線区間の電波伝搬の品質又は性能を示す指標（以下「伝搬品質指標」と称する）が用いられてよい。

伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度（例えば、ＲＳＳＩ；Received Signal Strength Indicator）、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。「電波伝搬損失」は、「パスロス」に読み替えられてもよい。

伝搬品質指標には、以上の指標候補の中から選択された１つ又は２つ以上の組み合わせが用いられてよい。なお、本実施形態において、伝搬品質指標には、ホップ数といった経路の距離に関する指標は用いられなくてよい。

例えば、ＣＮ３を起点に信号（例えば、制御信号）を送信することで、制御信号の送信ノード３と受信ノード３との間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノード３において求めることができる。

そして、受信ノード３のそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報（別言すると、累積値）を、ノード３間で伝達できる。

個々のノード３は、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノード３を１つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。

ツリー構造の経路（以下「ツリー経路」と称することがある）は、ＣＮ３を起点に制御信号を定期又は不定期に送信することで、ダイナミックに、あるいは、アダプティブに更新することができる。

以下、このようなツリー経路の構築及び更新に関わる処理又は制御を、便宜的に、「ツリー経路制御」、あるいは「ダイナミックツリー経路制御」又は「アダプティブツリー経路制御」と称することがある。

また、本実施形態の無線ＢＨ回線において、下り信号（例えば、データ信号）は、ＣＮ３からツリー経路の下流へ向けて周期的間欠的に（別言すると、意図的な送信待機時間を待って）送信されてよい。このような周期的間欠的な送信を「ＩＰＴ」（Interminent Periodic Transmittion）と称することがある。

ＩＰＴでは、前掲の特許文献１に記載されるように、ＣＮ３が下流へ向けて送信する下り信号の送信周期（別言すると、送信間隔又は送信頻度）を周波数リユース間隔に応じて変化させる。周波数リユース間隔とは、同じ経路においてノード間干渉の発生が抑制されて同じ周波数を繰り返し再利用できる区間の長さ（距離）を表す。

周波数リユース間隔に応じた送信周期をＣＮ３に設定することで、例えば、複雑な輻輳制御を必要とせずに、無線ＢＨ回線におけるスループットの向上、別言すると、中継伝送効率の向上を図ることが可能となる。また、ＢＨネットワーク９における周波数リソースの利用効率を向上できる。

例えば、ノード間干渉の発生が抑制される周波数リユース間隔をＣＮ３に設定することにより、ツリートポロジにおいて単一の周波数を用いても、リーフノードにおいて観測されるスループットを、ホップ数に依存せずに、或る一定値以上に保つことができる。

上り回線については、例えば、ＳＮ３が、下り回線の周波数リユース間隔に応じた送信周期に連動した送信周期に従って上流へ向けて上り信号を送信することで、ＣＮ３において観測されるスループットの向上を図ることができる。

したがって、例えば、無線ＢＨ回線の下り回線と上り回線とに、同じ周波数（チャネル）を割り当ててＴＤＭＡ又はＴＤＤを実現することも容易である。なお、「ＴＤＭＡ」は、時分割多元アクセス（Time Division Multiple Access）の略称であり、「ＴＤＤ」は、時分割複信（Time Division Duplex）の略称である。

そのため、無線ＢＨ回線の下り回線と上り回線とに、異なる周波数の無線ＩＦを個別的に用いる必要がなく、共通の無線ＩＦを用いることが許容される。共通の無線ＩＦを用いることで、ノード３のコンパクト化及び／又は低コスト化を図ることができる。

ただし、無線ＢＨ回線の下り回線と上り回線とには、異なる周波数が割り当てられてもよい。無線ＢＨ回線の下り回線と上り回線とに異なる周波数を割り当てることで、例えばＴＤＭＡ又はＴＤＤを実現するＩＰＴ制御の簡易化を図ることができる。下り回線と上り回線とに異なる周波数を割り当てる場合であっても、ＢＨネットワーク９における周波数リソースの消費は、下り回線と上り回線との２チャネル分で足りる。

なお、ＢＨ回線の下り回線及び／又は上り回線の一部には、有線回線が含まれてもよい。ＢＨ回線の下り回線及び／又は上り回線の一部に有線回線が含まれる場合、有線区間の経路メトリックは、無線区間の伝搬損失よりも小さい所定値（例えば、最小値）によって計算されてよい。

端末装置７は、いずれかのＳＮ３のサービスエリアに位置する場合に、ＢＨネットワーク９を形成する複数のＳＮ３のいずれかに無線アクセス回線によって接続することで、ＢＨ回線経由でバックボーンネットワーク５と通信する。なお、端末装置７は、ＳＮ３の何れか（図１では、一例として、ＳＮ＃１４）に、有線回線（有線ＩＦ）によって接続されてもよい。非限定的な一例として、端末装置７は、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末等の移動可能な端末であってよい。

無線アクセス回線には、例示的に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）、及び、ＳＣ－ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）等のうちのいずれかが適用されてもよい。ＯＦＤＭＡは、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ等の無線技術によって具現されてよい。

無線ＢＨ回線及び／又は無線アクセス回線における下り回線及び／又は上り回線の全部又は一部には、複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイによるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が適用されてもよい。

例えば、ＣＮ３－ＳＮ３間、ＳＮ３－ＳＮ３間、及び、ＳＮ３－端末装置７間のいずれか１つ以上の区間の下り回線及び／又は上り回線において、アンテナアレイを用いたビームフォーミングが行われてもよい。

なお、以下において、信号の「伝送」という用語は、信号の「中継」、「転送」、「伝搬」、「伝達」、「ルーティング」、又は、「フォワーディング」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。信号の「中継」は、信号の「ブリッジ」に読み替えられてもよい。

また、信号の「送信」という用語には、信号の「フラッディング」、「ブロードキャスト」、「マルチキャスト」、又は、「ユニキャスト」等の意味が含まれてよい。回線の「接続」という用語は、有線及び／又は無線の通信リンクが「確立」又は「リンクアップ」した状態を意味する、と捉えてもよい。

「装置」という用語は、「回路」、「デバイス」、「ユニット」、又は、「モジュール」といった用語に相互に読み替えられてもよい。「インタフェース（ＩＦ）」という用語は、「アダプタ」、「ボード」、「カード」、又は、「モジュール」、「チップ」といった用語に相互に読み替えられてもよい。

「端末装置」という用語は、移動局、移動端末、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、又は、クライアントといった用語に相互に読み替えられてもよい。

ノード３及び／又は端末装置７は、ＩｏＴ（Internet of Things）機器であってもよい。ＩｏＴによって、様々な「物」に無線通信機能が搭載され得る。無線通信機能を搭載した様々な「物」は、無線アクセス回線及び／又は無線ＢＨ回線を介してバックボーンネットワーク５に接続して通信を行なうことができる。

例えば、ＩｏＴ機器には、無線通信機能を具備したセンサデバイスやメータ（測定器）等が含まれてよい。センサデバイス及び／又はメータを搭載した監視カメラ及び／又は火災報知器のような、センシング機能及び／又はモニタ機能を有する機器がノード３及び／又は端末装置７に該当してもよい。したがって、ＢＨネットワーク９は、例えば、センサネットワーク及び／又は監視ネットワークに該当してもよい。なお、ＩｏＴ機器による無線通信は、ＭＴＣ（Machine Type Communications）と称されることがある。そのため、ＩｏＴ機器は、「ＭＴＣデバイス」と称されることがある。

＜ノード３のプロトコル・スタックの一例＞
図２に、ノード３間の接続形態の一例を、個々のノード３のプロトコル・スタックと併せて示す。図２には、バックボーンネットワーク５に有線回線によって接続されたＣＮ３と、ＣＮ３に対して、無線ＢＨ回線によってマルチホップ接続された２つのＳＮ３と、が示されている。

なお、図２のＣＮ３は、例えば図１のＣＮ＃０に対応し、図２の２つのＳＮ３は、それぞれ、図１のＳＮ＃１及びＳＮ＃５に対応すると捉えてよい。また、ＳＮ＃５には、無線アクセス回線によって端末装置７が接続され得る。

図２に示すように、ノード３のそれぞれは、例えば、物理（ＰＨＹ）レイヤ（レイヤ１：Ｌ１）、ＭＡＣレイヤ（レイヤ２：Ｌ２）、中継レイヤ、及び、レイヤ３（Ｌ３）以上の上位レイヤから構成されたプロトコル・スタックを有する。上位レイヤには、例えば、ＴＣＰ／ＩＰレイヤ、及び／又は、アプリケーションレイヤが含まれてよい。「ＴＣＰ／ＩＰ」は、「Transmission Control Protocol/Internet Protocol」の略記である。

「中継レイヤ」は、プロトコル・スタックにおいて、レイヤ２とレイヤ３との中間レイヤに位置するため、便宜的に「レイヤ２．５（Ｌ２．５）」と表記されてもよい。中継レイヤの処理に、既述の「アダプティブツリー経路制御」に関する処理、及び／又は、「ＩＰＴ」に関する処理（又は制御）が含まれてよい。

「中継レイヤ」をレイヤ２とレイヤ３との中間レイヤに位置付けることで、既存のＭＡＣレイヤの処理を改変しなくてもよいため、「中継レイヤ」処理の実装が容易である。中継レイヤ処理は、ソフトウェア、ミドルウェア、ファームウェア、及び、ハードウェアの中から選択された１つ以上によって具現されてもよい。

ノード３の物理レイヤは、例えば、１つの有線接続（有線ポート）と、２つの無線接続（無線ポート）と、を提供し、図２には、便宜的に、これら３つのポートが３つの「ＰＨＹ」ポートとして表されている。２つの無線ポートのうちの一方はＢＨ回線用であり、２つの無線ポートのうちの他方はアクセス回線用である。「ポート」は、「インタフェース（ＩＦ）」に読み替えられてもよい。

なお、図２においては、物理レイヤの３つのＰＨＹポートとの対応関係が視覚的に理解し易いように、便宜的に、ＭＡＣレイヤを３つに分割して示している。ただし、ＭＡＣレイヤの処理は、各ＰＨＹポートに共通でよい。

図２において、下り信号の流れに着目した場合、バックボーンネットワーク５からＣＮ＃０において受信された下り信号は、ＣＮ＃０の有線ポート（Ｌ１）、ＭＡＣレイヤ（Ｌ２）、及び、中継レイヤ（Ｌ２．５）を経由して、ＢＨ回線用の無線ポートから下流のＢＨ回線へ送信される。

ＣＮ＃０がＢＨ回線へ送信した下り信号は、次ホップであるＳＮ＃１におけるＢＨ回線用の無線ポートにて受信され、ＳＮ＃１のＭＡＣレイヤ及び中継レイヤを経由して、ＢＨ回線用の無線ポートから下流のＢＨ回線へ送信される。

ＳＮ＃１が下流のＢＨ回線へ送信した下り信号は、次ホップであるＳＮ＃５におけるＢＨ回線用の無線ポートにて受信され、ＳＮ＃５のＭＡＣレイヤを経由して、アクセス回線用の無線ポートから端末装置７へ送信される。ＢＨ回線からアクセス回線へ送信される下り信号は、中継レイヤを経由しなくてもよい。

上り信号については、上述した下り信号の経路とは逆の経路を辿って、端末装置７からＳＮ＃５、ＳＮ＃１、及び、ＣＮ＃０を経由してバックボーンネットワーク５へ送信される。

＜ノード３の構成例＞
（ノード３のハードウェア構成例）
次に、図３を参照して、ノード３のハードウェア構成例について説明する。なお、図３に例示した構成例は、ＣＮ３及びＳＮ３に共通でよい。図３に示すように、ノード３は、例えば、プロセッサ３１、メモリ３２、ストレージ３３、入出力（Ｉ／Ｏ）装置３４、無線ＩＦ３５及び３６、有線ＩＦ３７、有線ＩＦ３９、並びに、バス３８を備えてよい。

なお、図３に例示したハードウェア構成例において、ハードウェアの増減が適宜に行なわれてもよい。例えば、任意のハードウェアブロックの追加や削除、分割、任意の組み合わせでの統合、バス３８の追加又は削除等が、適宜に行なわれてよい。

無線ＩＦ３５、無線ＩＦ３６、及び、有線ＩＦ３７（又は、有線ＩＦ３９）は、それぞれ、図２のプロトコル・スタックにおいて例示した２つの無線ポート（ＰＨＹポート）、及び、１つの有線ポートに対応すると捉えてよい。

プロセッサ３１、メモリ３２、ストレージ３３、入出力装置３４、無線ＩＦ３５及び３６、並びに、有線ＩＦ３７及び３９は、例えば、バス３８に接続されて相互に通信することが可能である。バス３８の数は、１つでもよいし複数でもよい。

プロセッサ３１は、ノード３に複数備えられてもよい。また、ノード３における処理は、１つのプロセッサ３１によって実行されてもよいし、複数のプロセッサ３１によって実行されてもよい。１つ又は複数のプロセッサ３１において、複数の処理が、同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ３１は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ３１は、１つ以上のチップを用いて実装されてよい。

ノード３が有する１つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ３１及びメモリ３２等のハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、「エンジン」、又は「ソフトウェアモジュール」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。

例えば、プロセッサ３１は、メモリ３２及びストレージ３３の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、例えば、無線ＩＦ３５、無線ＩＦ３６、及び、有線ＩＦ３７の少なくとも１つによる電気通信回線を介した通信によって、ノード３に提供されてもよい。

プログラムは、ノード３における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、ノード３の１つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ３２又はストレージ３３に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として記述されてもよい。

例えば、プログラムは、図４及び図５により後述する機能ブロックを具現するプログラムコードを含んでよく、また、図６及び図１２～図１５により後述するフローチャートのいずれか１つ以上を実行するプログラムコードを含んでもよい。そのようなプログラムコードを含むプログラムは、便宜的に、「無線経路制御プログラム」と称されてよい。

プロセッサ３１は、処理部の一例であり、例えば、ＯＳを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ３１は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を用いて構成されてもよい。

また、プロセッサ３１は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ３３からメモリ３２に読み出して各種の処理を実行する。

メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤなどの少なくとも１つを用いて構成されてよい。なお、「ＲＯＭ」は、「Read Only Memory」の略称であり、「ＥＰＲＯＭ」は、「Erasable Programmable ＲＯＭ」の略称である。「ＥＥＰＲＯＭ」は、「Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ」の略称であり、「ＲＡＭ」は、「Random Access Memory」の略称であり、「ＳＳＤ」は、「Solid State Drive」の略称である。

メモリ３２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、又は、主記憶装置と呼ばれてもよい。

ストレージ３３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップ等の少なくとも１つを用いて構成されてもよい。ストレージ３３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ３２及びストレージ３３の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

入出力（Ｉ／Ｏ）装置３４は、ノード３の外部から信号の入力を受け付ける入力デバイス、及び、ノード３から外部へ信号を出力する出力デバイスの一例である。入力デバイスには、例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、及び、センサの１つ以上が含まれてよい。出力デバイスには、例示的に、ディスプレイ、スピーカ、及び、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような発光デバイスの１つ以上が含まれてよい。

ボタンには、例えば、電源ボタン及び／又はリセットボタンが含まれてよい。電源ボタンは、例えば、ノード３の起動及びシャットダウンのために操作される。リセット（又はリルート）ボタンは、例えば、ツリー経路の意図的なリセット、及び／又は、再構築（又は、リルート）を指示するために操作される。

なお、入出力装置３４は、入力と出力とで個別の構成でもよい。また、入出力装置３４は、例えば、タッチパネル式のディスプレイのように、入力と出力とが一体の構成であってもよい。

無線ＩＦ３５は、例示的に、端末装置７との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線ＩＦ３５には、例えば、１つ以上のアンテナ３５０、図示を省略した、ベースバンド（ＢＢ）信号処理回路、ＭＡＣ処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。

無線ＩＦ３５のＢＢ信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。

無線ＩＦ３６は、例示的に、他のＳＮ３との間のＢＨ回線における無線信号の送受信を行う。無線ＩＦ３６には、無線ＩＦ３５と同様に、１つ以上のアンテナ３６０、図示を省略した、ＢＢ信号処理回路、ＭＡＣ処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。

無線ＩＦ３６のＢＢ信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。

なお、無線ＩＦ３５のアンテナ３５０及び無線ＩＦ３６のアンテナ３６０を、それぞれ、「アクセス回線アンテナ３５０」及び「ＢＨ回線アンテナ３６０」と称することがある。アクセス回線アンテナ３５０及びＢＨ回線アンテナ３６０の一方又は双方は、無指向性のオムニアンテナであってもよいし、指向性を制御可能なアンテナアレイであってもよい。複数の指向性アンテナを有するアンテナアレイによって、ビームフォーミングが実施されてもよい。

複数の指向性アンテナは、例えば、それぞれ異なる方向に向けて配置されていてもよい。例えば、６本の指向性アンテナが、６０度ずつずらして配置されてもよい。ＢＨネットワーク９において後述のメッシュリンクを形成する際に、ノード３において、通信相手の他のノード３と通信が可能なアンテナが複数存在した場合、通信品質（一例として、利得又は電力）が最良を示すアンテナによって他のノード３とリンクアップし、リンクアップ後のツリー経路の通信においても、当該アンテナの使用を継続することとしてもよい。ただし、リンクアップに使用するアンテナと、リンクアップ後のツリー経路の通信に使用するアンテナと、は、異なってもよい。

有線ＩＦ３７は、例示的に、バックボーンネットワーク５、及び／又は、上流ノード３との間で有線による信号の送受信を行う。また、有線ＩＦ３９は、例示的に、端末装置７、及び／又は、下流ノード３との間で有線による信号の送受信を行う。有線ＩＦ３７及び３９には、例えば、イーサネット（登録商標）規格に準拠したネットワークインタフェースが用いられてよい。なお、有線ＩＦ３７及び３９は、少なくともＣＮ３に備えられていればよく、ＳＮ３には備えられなくてもよい（別言すると、ＳＮ３にとってはオプションであってもよい）。ただし、ＢＨ回線の一部が有線接続される場合、有線ＩＦ３７及び３９が当該有線接続に用いられてよい。

ノード３は、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ、ＦＰＧＡなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ３１は、これらのハードウェアの少なくとも１つを含んで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図４及び図５にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。

なお、「ＤＳＰ」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ＡＳＩＣ」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「ＰＬＤ」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「ＦＰＧＡ」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。

（ノード３の機能構成例）
次に、図４及び図５を参照して、ノード３の機能的な構成例について説明する。図４は、一実施形態に係るノード３の機能的な構成例を示すブロック図であり、図５は、図４に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。

図４に示すように、ノード３は、機能的な構成に着目した場合、無線アクセス回線用の無線通信部３０１、無線ＢＨ回線用の無線通信部３０２、有線通信部３０３、制御部３０４、及び、記憶部３０５を備えてよい。

無線アクセス回線用の無線通信部３０１は、図３に例示した無線ＩＦ３５及びアクセス回線アンテナ３５０を含む機能ブロックである。無線ＢＨ回線用の無線通信部３０２は、図３に例示した無線ＩＦ３６及びＢＨ回線アンテナ３６０を含む機能ブロックである。

有線通信部３０３は、図３に例示した有線ＩＦ３７及び３９を含む機能ブロックである。また、記憶部３０５は、図３に例示した、メモリ３２及びストレージ３３の一方又は双方を含む機能ブロックである。

無線通信部３０１は、例えば、端末装置７宛の制御信号及び／又はデータ信号を送信する送信部と、端末装置７が送信した制御信号及び／又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。

無線通信部３０２は、例えば、他のノード３との間においてリンクアップしたＢＨ回線へ制御信号及び／又はデータ信号を送信する送信部と、リンクアップした無線リンクから制御信号及び／又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。

有線通信部３０３は、例えば、バックボーンネットワーク５へ制御信号及び／又はデータ信号を送信する送信部と、バックボーンネットワーク５から制御信号及び／又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。

制御部３０４は、ノード３の動作を統括的に制御する。例えば、制御部３０４は、無線通信部３０１、無線通信部３０２、及び、有線通信部３０３のいずれか１つ以上に制御信号を与えることによって、無線アクセス回線、無線ＢＨ回線、及び、有線回線のいずれか１つ以上を介した通信を制御する。

制御部３０４は、例えば図３に示したプロセッサ３１が記憶部３０５に記憶されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムを実行することによって具現される。

記憶部３０５は、例えば、上述したノード識別情報、及び、後述の経路メトリックを記憶する。後述のように、経路構築パケットに送信元ノード３の送信電力値が含められない場合には、送信元ノード３の送信電力値が記憶部３０５に記憶されてよい。

（制御部３０４の構成例）
図５に示すように、制御部３０４は、例示的に、スキャン処理部３４１と、ノード管理部３４２と、ツリー経路制御部３４３と、ＩＰＴ制御部３４４と、を備えてよい。

スキャン処理部３４１は、例えば、ノード３の起動に応じて当該ノード３の周辺（近傍）に位置する他のノード３の存在をスキャンして発見する。スキャンは、パッシブスキャンでもよいしアクティブスキャンでもよい。パッシブスキャンを例にすると、スキャン処理部３４１において、ビーコン信号が生成され、無線通信部３０２を通じて周辺エリアに送信される。

なお、ビーコン信号を受信可能な位置に存在するノード３を、「周辺ノード３」又は「近傍（neighboring）ノード３」と称する。

ビーコン信号には、例示的に、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）又はＢＳＳＩＤ（Basic SSID）、ビーコン信号の送信周期、及び、使用可能なチャネル（周波数）をそれぞれ明示的又は暗示的に示す情報が含まれてよい。これらの情報は、便宜的に、「ＢＳＳ（Basic Service Set）関連情報と称されてよい。

なお、アクティブスキャンの場合には、プローブリクエスト信号が、スキャン処理部３４１において生成されて、無線通信部３０２を通じて周辺エリアに送信されてよい。プローブリクエスト信号は、例えば、周辺ノード３にビーコン信号の送信を促すために用いられる。パッシブスキャンにおいてビーコン信号が一定時間内に受信されない場合に、アクティブスキャンが実行されてもよい。

ノード管理部３４２は、例えば、スキャン処理部３４１によるスキャンによって発見された周辺ノード３の情報（例えば、ノード識別情報及びＢＳＳ関連情報）を記憶部３０５に記憶する。個々のノード３において、周辺ノード３の情報（以下「周辺ノード情報」と略称することがある）が記憶部３０５に記憶されることによって、後述するように、ＢＨネットワーク９においてノード３間を複数の無線リンクによってメッシュ状にリンクするメッシュリンクが構築される。

「メッシュリンクが構築」されることは、相互に無線通信が可能なエリア内に位置するノード３間に利用可能な複数の無線リンクが確立する、又はリンクアップする、ことを意味すると捉えてもよい。そのため、周辺ノード情報は、ノード３間において利用可能な無線リンクの情報を示すと捉えてもよい。「無線リンクの情報」は、便宜的に、「リンク情報」と略称されてもよい。

ツリー経路制御部３４３は、メッシュリンクにおいて経路制御パケットを伝送することによって、メッシュリンク上でのツリー経路の構築及び更新を制御する。ツリー経路の構築及び更新は、例えば後述するように、メッシュリンクを成す複数の無線リンクのうち、ツリー経路に登録する（又はツリー経路から除外する）無線リンクの情報を選択する（又は当該選択を解除する）ことによって行われてよい。

ツリー経路に無線リンクを「登録」することは、ツリー経路に登録するリンク情報を「選択」、「有効化」、「アクティベイト」、又は、「イネーブル」すること、と捉えてもよい。登録された無線リンクをツリー経路から除外することは、ツリー経路に登録されたリンク情報を「選択解除」、「無効化」、「ディアクティベイト」、又は、「ディゼーブル」すること、と捉えてもよい。

ＩＰＴ制御部３４４は、例えば、周波数リユース間隔に応じた送信周期に従ってＢＨ回線用の無線通信部３０２によるパケット送信タイミングを制御する。

（ツリー経路制御部３４３の構成例）
図５に例示したように、ツリー経路制御部３４３には、例えば、経路制御パケット生成部３４３１、経路メトリック計算部３４３２、及び、ツリー経路更新部３４３３が備えられてよい。

経路制御パケット生成部３４３１は、経路制御パケットを生成する。経路制御パケットは、ＢＨネットワーク９において、ＣＮ３において生成されてＣＮ３を起点に各ノード３に伝搬させる制御信号の一例である。

例えば、ＣＮ３は、当該ＣＮ３においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへ制御信号をフラッディングする。ＳＮ３は、当該ＳＮ３においてリンクアップしている無線リンクの何れかから制御信号を受信した場合、当該制御信号を当該ＳＮ３においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへフラッディングする。このように、ＣＮ３から送信された制御信号は、メッシュリンクを、順次、あるいは連鎖的に、伝搬又は伝達する。

なお、ＣＮ３は、制御信号の送信のトリガとなるイベントが発生するまで無線リンクのリンクアップ状態を維持したまま当該イベントを待ち受ける。イベントについては図１２等で後述する。そして、イベントが発生すると、ＣＮ３は、リンクアップ状態が維持された無線リンクを用いて制御信号を送信する。

同様に、ＳＮ３は、ＣＮ３又は他のＳＮ３との無線リンクのリンクアップ状態を維持したまま制御信号の到来（受信）を待ち受ける。そして、リンクアップ状態の無線リンクから制御信号を受信すると、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクに制御信号を送信する。

なお、ＣＮ３及びＳＮ３は、ツリー経路の構築後においても、メッシュリンクを成す無線リンクのリンクアップ状態を維持した状態で、イベントの発生及び／又は制御信号（例えば、経路構築パケット）の受信を待ち受けてよい。

ＳＮ３は、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクへ送信する制御信号に、他のＳＮ３に伝達する情報を付加してよい。制御信号に付加される情報の非限定的な一例は、経路メトリック計算部３４３２によって計算された経路メトリックである。また、ＳＮ３は、当該ＳＮ３においてリンクアップしている無線リンクのうち、制御信号を受信した無線リンクについては制御信号の送信先候補から除外してもよい。これにより、制御信号が、不必要に、あるいは冗長に、メッシュリンクを伝達されることを抑制できる。

経路制御パケットには、例示的に、経路構築パケットと、リセットパケットと、が含まれてよい。これらのパケットの種別は、例えば、パケットヘッダのタイプ値によって識別されてよい。

経路構築パケットは、例えば、ツリー経路を構築又は更新する際に送信されるパケットである。経路構築パケットには、当該経路構築パケットが伝搬したノード３のそれぞれにおいて計算された経路メトリックが累積的に含められてよい。例えば、ノード３は、コアノードから自ノードの直前のノードまでの経路メトリックを経路構築パケットに含めて送信してもよい。

経路構築パケットを受信したＳＮ３は、累積的な経路メトリックを基に、メッシュリンクを成す、周辺ノード３との間で利用可能な無線リンクのうち、ツリー経路に登録する無線リンクの情報を選択する。

リセットパケットは、例えば、ＣＮ３がＳＮ３に対して、メッシュリンクにおいて構築されたツリー経路のクリアを要求する際に送信されるパケットである。リセットパケットを受信したＳＮ３は、ツリー経路に選択している無線リンクの情報の選択を解除する。

経路メトリック計算部３４３２は、例えば、受信した経路構築パケットの送信元である周辺ノード３との間の無線リンクの伝搬品質指標を計算し、受信した経路構築パケットに含められている経路メトリックに、計算結果を加えることで新経路メトリックを求める。

ノード３間の無線リンクの伝搬品質指標には、例示的に、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）が用いられてよい。例えば、ノード３間のＲＳＳＩを一定時間間隔で均一サンプリングした値の系列をＲｎ（ｎは１以上の整数）と表し、下記の式（１）によって、ＲＳＳＩの逐次平均（系列）Ａｎ[ｄＢ]を求める。なお、式（１）は、あくまでも例示であって、他の数式を用いてＲＳＳＩの逐次平均が求められてもよい。

式（１）によって表される逐次平均Ａｎは、「ｎ」の値が大きくなるにつれて当該確率過程の平均値に収束する。「ｎ」が、例えば、リセットパケットの送信（又は受信）後の経路構築パケットの送信回数（又は受信回数）を表すと捉えれば、回数ｎの増加に応じて、ノード３間のＲＳＳＩの逐次平均Ａｎは一定値に収束する。したがって、経路構築パケットの送信によって構築されるツリー経路は、漸近的に安定した経路に収束する。

また、経路メトリック計算部３４３２は、式（１）によって計算したＲＳＳＩの逐次平均Ａｎを用いて、例えば、経路構築パケットの送信元ノード３との間の無線リンクの電波伝搬損失（「パスロス」と称されてもよい）[ｄＢ]を下記の式（２）によって計算してよい。

なお、式（２）において、「ＴＸＰｏｗｅｒ」は、経路構築パケットの送信元ノード３の送信電力を表す。送信元ノード３の送信電力値は、個々のノード３において既知の値として例えば記憶部３０５に予め記憶されていてもよいし、送信元ノード３において経路構築パケットに含められてもよい。

そして、経路メトリック計算部３４３２は、式（２）によって計算したパスロスを、受信した経路構築パケットに含まれる累積的な経路メトリックに加算することで、新たな経路メトリックを求める。

したがって、経路メトリックは、ＣＮ３と１つ以上のＳＮ３との間の無線リンクのパスロスの和を表す。経路構築パケットの受信毎に計算された経路メトリックは、例えば、記憶部３０５に記憶される。記憶部３０５に記憶された経路メトリックは、リセットパケットの受信によって例えば最大値に初期化されてよい。

ツリー経路更新部３４３３は、例えば、経路メトリック計算部３４３２によって計算された新経路メトリックが旧経路メトリックよりも小さい場合に、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する。

例えば、ＳＮ３において、異なる経路のそれぞれから経路構築パケットが受信された場合、経路構築パケットのそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの経路メトリックが、異なる経路の別に、経路メトリック計算部３４３２において計算される。

ツリー経路更新部３４３３は、異なる経路の別に計算された経路メトリックに基づいて、当該ＳＮにおいてリンクアップした無線リンクのうち、経路構築パケットを受信した異なる経路の１つに対応する無線リンクをデータ信号の伝送に用いる経路に選択する。

メッシュリンクにおいて構築されるツリー経路は、ツリー構造であるため、個々のＳＮ３に対する上流ノード３は必ず１つである。したがって、ツリー経路更新部３４３３は、例えば、メッシュリンクにおいて上流ノード３との間の無線リンク（リンク情報）を、ツリー経路に登録する無線リンクに選択するか、あるいは選択を解除するかによって、ツリー経路を構築又は更新できる。

そのため、ツリー経路更新部３４３３は、ＳＮ３においてリンクアップした無線リンクの１つをツリー経路に選択する選択部の一例であり、また、当該選択を解除する解除部の一例でもある。

上述のように、ＳＮ３のそれぞれが、上流ノード３との間の無線リンクを選択することは、当該ＳＮ３においてリンクアップしている（メッシュリンクを成す）無線リンクのうちの１つをデータ信号の伝送経路に選択することに相当する、と捉えてもよい。

あるいは、ＳＮ３のそれぞれが、上流ノード３との間の無線リンクを選択することは、複数のノード３の間にリンクアップした複数の無線リンクの少なくとも一部を、特定のノード（例えば、ＣＮ３）を頂点に有するツリー経路を成す無線リンクセットの要素（エレメント又はコンポーネント）に選択することに相当する、と捉えてもよい。

また、ＳＮ３のそれぞれにおいて、無線リンクの選択及び解除（別言すると、ツリー経路に選択する無線リンクの更新）は、経路構築パケットの受信毎に計算された経路メトリックの変化に応じて行われる。そのため、ＣＮ３による経路構築パケットの単位時間あたりの送信回数を変化させることで、ツリー経路の更新頻度を変更できる。

例えば、ＢＨネットワーク９の電波伝搬環境が変化し易い環境であるほど、ＣＮ３による経路構築パケットの単位時間あたりの送信回数を増やすことで、ＢＨネットワーク９の電波伝搬環境変化に対する追従性能を高めることができる。

なお、下流ノード３との間の無線リンクについては、例えば、下り経路が構築された後に、下流ノード３から受信される肯定応答（ＡＣＫ）信号によって把握することができる。例えば、下流ノード３は、経路構築パケットを受信することによって経路メトリックを更新した場合、ＡＣＫ信号を経路構築パケットの送信元である親ノード３へ送信（ユニキャスト）する。ユニキャストするＡＣＫ信号には、例えば、当該ＡＣＫ信号の送信元である下流ノード３において記憶、管理されている、リンクアップ状態の無線リンクの情報が含められてよい。親ノード３は、下流ノード３からＡＣＫ信号を受信することによって、ツリー経路に選択及び登録する下り無線リンクを決定できる。

＜動作例＞
以下、上述した無線通信システム１の動作例について説明する。

（リンクセットアップ手順）
図６は、一実施形態に係るノード３間（別言すると、ＢＨネットワーク９における無線ＢＨ回線）のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。

図６に例示するように、ＢＨネットワーク９において、ＣＮ及びＳＮを含むノード３のそれぞれは、起動に応じて例えばＩＢＳＳモードによって周辺に存在するノード（以下「周辺ノード」と称することがある）３をスキャンする（Ｓ１１）。

「ＩＢＳＳ」は、「Independent Basic Service Set」の略称である。ＩＢＳＳモードは、アドホックモードと称されることもある。ノード３の「起動」には、ノード３の電源ＯＮ、及び、ノード３のリセットによる再起動が含まれてよい。

例えば、スキャン処理Ｓ１１において、ノード３のそれぞれは、起動に応じてビーコン信号の周辺エリアへの送信を開始する。ビーコン信号は、例えば、制御部３０４のスキャン処理部３４１において生成されて、ＢＨ回線アンテナ３６０（無線通信部３０２）から送信される。

ＩＢＳＳモードでのスキャン処理Ｓ１１では、ビーコン信号どうしの衝突を回避するために、起動したノード３のそれぞれが、交替で（例えば、ノード３において擬似乱数的に管理されるタイミングで）ビーコン信号を送信してよい。

他のノード３が送信したビーコン信号を受信したノード３は、受信したビーコン信号に含まれる情報を例えば記憶部３０５に記憶する（Ｓ１２）。ビーコン信号の送受信は、ノード３が動作するチャネル（別言すると、利用可能なチャネル）毎に行われてよい。

したがって、スキャン処理（Ｓ１１）は、「チャネルスキャン」と称されてもよい。なお、ビーコン信号を受信したノード３は、ビーコン信号を受信したチャネルについてのビーコン信号の送信を停止してよい。

ノード３のそれぞれが、他のノード３から受信できたビーコン信号に含まれるＢＳＳ関連情報を記憶することによって、無線リンクによって通信が可能な周辺ノード３の情報（以下「周辺ノード情報」と称することがある）を管理できる。

個々のノード３が、周辺ノード情報を記憶及び管理することによって、例えば図７に示すように、利用可能な無線リンク（「チャネル」と読み替えてもよい）が個々のノード３において管理される。これにより、無線ＢＨ回線のリンクセットアップが完了し、ＢＨネットワーク９においてメッシュリンクがリンクアップする。

図８に、図７に例示したノード＃０～＃７のそれぞれにおいて管理される周辺ノード情報の一例を示す。

図８の（Ａ）は、ノード（ＣＮ）＃０において、ノードＩＤ＃１～＃３が記憶及び管理され、ＣＮ＃０が、ＳＮ＃１～＃３それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｂ）は、ＳＮ＃１において、ノードＩＤ＃０、＃２、＃４及び＃５が記憶及び管理され、ＳＮ＃１が、ノード＃０、＃２、＃４及び＃５それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｃ）は、ＳＮ＃２において、ノードＩＤ＃０、＃１、＃３、＃５及び＃７が記憶及び管理され、ＳＮ＃２が、ノード＃０、＃１、＃３、＃５及び＃７それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｄ）は、ＳＮ＃３において、ノードＩＤ＃０及び＃２が記憶及び管理され、ＳＮ＃３が、ノード＃０及び＃２それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｅ）は、ＳＮ＃４において、ノードＩＤ＃１、＃５、及び＃６が記憶及び管理され、ＳＮ＃４が、ノード＃１、＃５及び＃６それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｆ）は、ＳＮ＃５において、ノードＩＤ＃１、＃２、＃４、＃６及び＃７が記憶及び管理され、ＳＮ＃５が、ノード＃１、＃２、＃４、＃６及び＃７それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｇ）は、ＳＮ＃６において、ノードＩＤ＃４及び＃５が記憶及び管理され、ＳＮ＃６が、ノード＃４及び＃５それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

図８の（Ｈ）は、ＳＮ＃７において、ノードＩＤ＃２及び＃５が記憶及び管理され、ＳＮ＃７が、ノード＃２及び＃５それぞれとの間の無線リンクを利用できる状態にあることを示す。

以上のようにして、ノード３間においてＩＢＳＳモードを利用したメッシュ状の無線リンクが形成（又は構築）される。上述のごとくＩＢＳＳモードを利用して構築されたメッシュ状の無線リンクは、ＩＢＳＳメッシュリンクと称されてもよい。

（ツリー経路制御 ｏｖｅｒ ＩＢＳＳメッシュリンク）
次に、ＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御について説明する。
図９は、一実施形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御の一例を示す図である。

図９の（Ａ）には、図７に例示したＩＢＳＳメッシュリンクにおいて、ＣＮ＃０、ＳＮ＃１、ＳＮ＃４、ＳＮ＃５、及び、ＳＮ＃６によって、太実線で示されるツリートポロジが、ツリー経路制御によって構築される例が示されている。

図９の（Ｂ）には、図７に例示したＩＢＳＳメッシュリンクにおいて、ＣＮ＃０、ＳＮ＃１、ＳＮ＃５、及び、ＳＮ＃６によって、太実線で示すツリートポロジが、ツリー経路制御によって構築される例が示されている。

図９は、異なる時間において実施されたツリー経路制御によって、ＩＢＳＳメッシュリンク上でツリートポロジが、（Ａ）及び（Ｂ）の間で時間的に変化する様子を示している、と捉えてもよい。

ここで、図９に例示したようなツリー経路制御は、ＩＢＳＳメッシュリンクが既にリンクアップしているため、例えば図８に示した周辺ノード情報において、ツリー経路として有効化する無線リンクに対応するリンク情報を選択することで実現可能である。

非限定的な一例として、図１０及び図１１に、図９に例示したツリー経路のそれぞれに対応して、ＣＮ＃０及びＳＮ＃１～＃７のそれぞれにおけるリンク情報の選択例を示す。図１０及び図１１において、ハッチングを付して示す情報が、ツリー経路に選択されたリンク情報に対応する。なお、図１０及び図１１の（Ａ）～（Ｈ）に示す情報は、それぞれ、図８の（Ａ）～（Ｈ）に例示した情報に対応する。

例えば、図９の（Ａ）に示すツリー経路は、図１０の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）及び（Ｆ）においてハッチングを付して示すリンク情報が、それぞれ、ノード＃０、＃１、＃４、＃５及び＃６において選択されることで構築される。

一方、図９の（Ｂ）に示すツリー経路は、図１１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｆ）においてハッチングを付して示すリンク情報が、それぞれ、ノード＃０、＃１、＃５及び＃６において選択されることで構築される。

なお、リンク情報の選択は、制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３のツリー経路更新部３４３３）によって行われる。

このように、ノード３間において予めリンクアップしているメッシュリンクにおいて、個々のノード３が、経路メトリックに基づいて選択するリンク情報を変更する（又は、切り替える）ことによって、ツリー経路の構築及び更新を高速化できる。別言すると、経路メトリックの時間変化に応じたツリー経路の変化に対する追従性能を高めることができる。

例えば、ツリー経路が変化する毎に、ノード３間において連携（association）及び／又は認証（authentication）に関わる処理（例えば、数秒を要する）を行わなくてよいので、ツリー経路の時間変化に対する追従性能を向上できる。

ここで、「経路メトリックの時間変化」は、ＢＨネットワーク９における「無線環境の時間変化」、別言すると、「ＢＨ回線品質の時間変化」に起因する。したがって、本実施形態の「アダプティブツリー経路制御」では、ＢＨ回線品質の時間変化に対する追従性能を高めることができる。よって、無線ＢＨ回線においてツリー経路の変更に伴う通信断の発生を抑制でき、無瞬断通信の実現が容易である。

（ＣＮの動作例）
図１２は、一実施形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御を含むＣＮ３の動作例を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、ＣＮ３の制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３）において実行されると捉えてよい。

図１２に示すように、ＣＮ３の制御部３０４は、例えば、特定のイベントが検出されたか否かを監視する（Ｓ３１；ＮＯ）。「特定のイベント」には、例えば、ＣＮ３が起動されたこと、リセットボタンが操作されたこと、及び、特定のタイミングが到来したこと、が含まれてよい。「特定のタイミング」の一例は、例えば、経路制御パケットを定期又は不定期に送信するために設定された送信タイミングである。

定期的に経路制御パケットを送信する場合の送信周期は一定でもよいし、本実施形態において構築されるツリー経路は、漸近的に安定することから、図１２のフローチャートが実行される回数に応じて変更されてもよい。また、例えば週末や、一日のうちの夜間と昼間などの時間帯に応じてツリー経路が更新されるように、所定の時刻が「特定のタイミング」に設定されてもよい。

特定のイベントが検出された場合（Ｓ３１；ＹＥＳ）、ＣＮ３の制御部３０４は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部３０２を通じて、周辺ノード情報を基に識別される周辺ＳＮ３に経路制御パケットを送信（ブロードキャスト）する（Ｓ３２）。

例えば、ＣＮ３の起動が検出された場合、及び、経路構築パケットの送信タイミングが検出された場合には、経路構築パケットが周辺ＳＮ３に送信される。リセットボタンの操作が検出された場合、及び、リセットパケットの送信タイミングが検出された場合には、リセットパケットが周辺ＳＮ３に送信される。

経路制御パケットの送信後、制御部３０４は、例えば、一定時間が経過（タイムアウト）したか否かを監視する（Ｓ３３）。タイムアウトが検出されない場合（Ｓ３３；ＮＯ）、制御部３０４は、処理をＳ３１に移行してよい。

一方、一定時間の経過が検出された場合（Ｓ３３；ＹＥＳ）、制御部３０４は、データパケットの送信を開始してよい（Ｓ３４）。データパケットの送信は、例えば図１４及び図１５にて後述するように、ＩＰＴに従って行われる。

以上のように、ＣＮ３は、周辺ノード３との間においてリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに経路制御パケットを送信（ブロードキャスト）することで、ＢＨネットワーク９を構成するＳＮ３のそれぞれに経路制御パケットを伝搬させる。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたＢＨネットワーク９において、経路メトリックに基づいたツリー経路の構築及び更新を高速化できる。したがって、経路メトリックの時間変化に応じたツリー経路の変化に対する追従性能を高めることができる。

（ＳＮの動作例）
次に、図１３を参照して、ＳＮ３の動作例について説明する。図１３は、一実施形態に係るＩＢＳＳメッシュリンク上のツリー経路制御を含むＳＮ３の動作例を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、ＳＮ３の制御部３０４（例えば、ツリー経路制御部３４３）において実行されると捉えてよい。

ＳＮ３は、例えば無線通信部３０２において経路制御パケットが受信されるか否かを監視する（Ｓ５１；ＮＯ）。

経路制御パケットの受信が検出された場合（Ｓ５１；ＹＥＳ）、ＳＮ３の制御部３０４は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、制御部３０４は、受信した経路制御パケットが、リセットパケットであるか経路構築パケットであるかを確認する（Ｓ５２及びＳ５４）。

受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合（Ｓ５２；ＹＥＳ）、制御部３０４は、初期化処理を行う（Ｓ５３）。初期化処理には、例えば、以下の処理が含まれてよい。
・周辺ノード情報において有効なツリー経路に選択しているリンクの選択解除
・記憶している経路メトリックの初期値（例えば、最大値）への初期化

初期化処理の後、制御部３０４は、例えば、受信したリセットパケットを周辺ＳＮ３へ送信（フラッディング）する（Ｓ５３ａ）。なお、リセットパケットには、識別子（ＩＤ）が含められてよい。ノード３のそれぞれは、受信したリセットパケットに含まれるＩＤを記憶しておいてよい。

ノード３のそれぞれは、受信したリセットパケットのＩＤが、記憶したＩＤと一致する場合、別言すると、過去に送信（転送）したリセットパケットであることを示す場合、当該リセットパケットの更なる送信は行わない。これにより、リセットパケットがＢＨネットワーク９においてループすることを防止できる。

一方、受信した経路制御パケットがリセットパケットでない場合（Ｓ５２；ＮＯ）、制御部３０４は、当該経路制御パケットが経路構築パケットであるか否かを確認する（Ｓ５４）。

受信した経路制御パケットが経路構築パケットの場合（Ｓ５４；ＹＥＳ）、制御部３０４は、周辺ノード情報を参照し（Ｓ５５）、経路構築パケットを受信したリンクの伝搬品質指標（例えば、電波伝搬損失）を計算する（Ｓ５６）。

計算した電波伝搬損失を基に、制御部３０４は、経路メトリックを計算する（Ｓ５７）。例えば、制御部３０４は、計算した電波伝搬損失と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。

そして、制御部３０４は、新経路メトリックと、新経路メトリックが計算される前に記憶していた旧経路メトリックと、を比較して、経路メトリックの更新要否を判断する（Ｓ５８）。

例えば、制御部３０４は、旧経路メトリックよりも新経路メトリックの方が小さい場合に、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する（Ｓ５８；ＹＥＳ）。当該判断に応じて、制御部３０４は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する（選択リンクの更新；Ｓ５９）。

選択リンクの更新に応じて、制御部３０４は、例えば、新経路メトリックを含む経路構築パケットを、周辺ノード情報において識別される周辺ＳＮ３へ送信（ブロードキャスト）する（Ｓ６０）。

その後、制御部３０４は、一定時間が経過（タイムアウト）したか否かを監視する（Ｓ６１）。タイムアウトが検出されない場合（Ｓ６１；ＮＯ）、制御部３０４は、処理を経路制御パケットの受信監視処理（Ｓ５１）に移行してよい。タイムアウトが検出された場合（Ｓ６１；ＹＥＳ）、制御部３０４は、例えばＩＰＴに従ったデータパケットの送信処理を開始してよい（Ｓ６２）。

なお、受信した経路制御パケットがリセットパケット及び経路構築パケットのいずれでもない場合（Ｓ５２及びＳ５４；ＮＯ）、制御部３０４は、処理を経路制御パケットの受信監視処理（Ｓ５１）に移行してよい。

また、計算した新経路メトリックが旧経路メトリック以上であり、選択リンクの更新が不要と判断した場合（Ｓ５８；ＮＯ）も、制御部３０４は、処理を経路制御パケットの受信監視処理（Ｓ５１）に移行してよい。

以上のように、ＳＮ３は、経路構築パケットの受信に応じて、周辺ノード３との間においてリンクアップした複数の無線リンクの１つを経路メトリックに基づいて選択する。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたＢＨネットワーク９において、経路メトリックに基づいたツリー経路の構築及び更新を高速化できる。したがって、経路メトリックの時間変化に応じたツリー経路の変化に対する追従性能を高めることができる。

（ツリー経路におけるＩＰＴ）
次に、図１４及び図１５を参照して、上述したツリー経路制御によって構築されたツリー経路において、データパケットをＩＰＴによって送信する場合の、ノード３の動作例について説明する。

図１４に例示したフローチャートは、例えば、図１２に示した、ＣＮ３の処理Ｓ３４において実行されると捉えてよい。一方、図１５に例示したフローチャートは、例えば、図１３に示した、ＳＮ３の処理Ｓ６２において実行されると捉えてよい。また、図１４及び図１５のフローチャートは、それぞれ、ＣＮ３及びＳＮ３の制御部３０４（例えば、ＩＰＴ制御部３４４）において実行される。

（ＣＮの動作例）
図１４に例示するように、ＣＮ３は、例えば、送信バッファに下りパケットが存在するか否かを監視する（Ｓ８１）。

送信バッファに下りパケットが存在する場合（Ｓ８１；ＹＥＳ）、ＣＮ３は、タイマＴＭを初期値（例えば、０）に設定し（Ｓ８２）、タイマＴＭのカウント値が、送信周期Ｐｓ未満の間はパケット送信を待機する（Ｓ８３；ＮＯ）。一方、送信バッファに下りパケットが存在しない場合（Ｓ８１；ＮＯ）、ＣＮ３は、パケット送信に関わる処理を終了してよい。

なお、タイマＴＭは、例えば、ＩＰＴ制御部３４４に備えられていてよい。送信バッファは、無線ＢＨ回線へ送信するパケットを一時的に記憶するメモリの一例であり、無線ＢＨ回線用の無線通信部３０２に備えられていてもよいし、記憶部３０５において具現されてもよい。いずれにしても、送信バッファは、制御部３０４によるアクセスが可能であり、当該アクセスによってパケットの書き込み及び読み出しが可能であればよい。これらの事項は、ＳＮ３にも当てはまる。

タイマＴＭのカウント値が送信周期Ｐｓ以上になれば（Ｓ８３；ＹＥＳ）、送信バッファにおける下りパケットを無線通信部３０２から送信する（Ｓ８４）。複数の下りパケットが存在する場合、ＣＮ３は、複数の下りパケットを連続して送信してもよい。

下りパケットの送信後、ＣＮ３は、当該下りパケットの送信が成功したか否かを判断する（Ｓ８５）。パケットの送信が成功したか否かは、当該パケットの受信相手から一定時間内に肯定応答（ＡＣＫ）信号が受信されるか否かによって検出できる。ＣＮ３において、ＡＣＫ信号の受信は、周波数リユース間隔が満たされていることを間接的（暗示的）に示すイベントと判断してよい。

下りパケットに対するＡＣＫ信号の受信が一定時間内に検出されない場合（Ｓ８５；ＮＯ）、ＣＮ３は、送信周期Ｐｓが適切でない（例えば、短すぎる）と判断して、送信周期Ｐｓを例えばΔＰｕｐだけ増加する（Ｓ８６）。なお、ＡＣＫ信号の未受信検出には、否定応答（ＮＡＣＫ）信号の受信検出が含まれてよい。

その後、ＣＮ３は、パケット送信が許容される規定時間が経過したか否か（送信タイムアウトが検出されたか否か）を判断する（Ｓ８７）。送信タイムアウトが検出されない場合（Ｓ８７；ＮＯ）、ＣＮ３は、ＡＣＫ信号を受信できなかった下りパケットの再送を、処理Ｓ８４において行ってよい。

一方、送信タイムアウトが検出された場合（Ｓ８７；ＹＥＳ）、ＣＮ３は、ＡＣＫ信号を受信できなかったパケットを廃棄して処理をＳ８１に戻し、下りパケットの有無を監視する。

下りパケットの送信に成功した場合（Ｓ８５；ＹＥＳ）には、ＣＮ３は、送信周期Ｐｓを短くしてもよいと判断して、送信周期Ｐｓを例えばΔＰｄｏｗｎだけ減少する（Ｓ８８）。その後、ＣＮ３は、処理をＳ８１に戻して、下りパケットの有無を監視する。

このように、下りパケットの送信が成功したか否かに応じて送信周期Ｐｓが動的に調整されることで、適切な周波数リユース間隔に応じた送信周期Ｐｓが、ＣＮ３において設定される。

なお、上述した例では、送信周期Ｐｓを可変としているが、送信周期Ｐｓは固定値でもよい。別言すると、送信周期Ｐｓが可変であることはオプションであってよい。例えば、図１４において、Ｓ８６及びＳ８８で示す処理は、省略されてよい。

また、送信周期Ｐｓの値は、「０」に設定されてもよい。例えば、数ホップ程度の低ホップ数のネットワークでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance）といったレイヤ２以下のパケット衝突回避機能によって、特別なパケット伝送制御を用いなくても、効率的なパケット伝送が可能である。そのため、例えば、各ノード３に、ＣＳＭＡ／ＣＡといったレイヤ２以下のパケット衝突回避機能が備わっている場合、「Ｐｓ＝０」に設定されてもよい。

（ＳＮの動作例）
図１５に例示するように、ＳＮ３は、例えば、経路制御パケットが受信されるか否かを監視する（Ｓ９０）。なお、図１５のフローチャートは、下り回線及び上り回線へのパケット送信処理に共通でよい。

経路制御パケットが受信された場合（Ｓ９０；ＹＥＳ）、ＳＮ３は、図１３の処理Ｓ５２に処理を移行する。一方、経路制御パケットの受信が検出されない場合（Ｓ９０；ＮＯ）、ＳＮ３は、下り回線及び／又は上り回線へ送信（中継）するデータパケットが受信されるか否かを監視する（Ｓ９１）。

データパケットが受信された場合（Ｓ９１；ＹＥＳ）、ＳＮ３は、受信したデータパケットを無線通信部３０２から送信する（Ｓ９２）。複数のデータパケットが受信された場合、ＳＮ３は、受信した複数のデータパケットを連続して送信してもよい。

データパケットの送信後、ＳＮ３は、当該データパケットの送信が成功したか否かを判断する（Ｓ９３）。データパケットに対するＡＣＫ信号の受信が一定時間内に検出されない場合（Ｓ９３；ＮＯ）、ＳＮ３は、例えば、データパケットの送信が許容される規定時間が経過したか否か（送信タイムアウトが検出されたか否か）を判断する（Ｓ９４）。送信タイムアウトが検出されない場合（Ｓ９４；ＮＯ）、ＳＮ３は、ＡＣＫ信号を受信しなかったデータパケットの再送を、処理Ｓ９２において行ってよい。

一方、送信タイムアウトが検出された場合（Ｓ９４；ＹＥＳ）、ＳＮ３は、ＡＣＫ信号を受信しなかったデータパケットを廃棄して処理をＳ９１に戻し、中継送信するデータパケットの受信を待機（監視）する。

データパケットの送信に成功した場合（Ｓ９３；ＹＥＳ）には、ＳＮ３は、処理をＳ９１に戻し、中継送信するデータパケットの受信を待機（監視）する。

なお、処理Ｓ９１において、データパケットの受信が検出されない場合、ＳＮ３は、処理を終了してよい。あるいは、処理Ｓ９１において、データパケットの受信が検出されない場合、ＳＮ３は、処理を処理Ｓ９０に戻してもよい。

上述した「アダプティブツリー経路制御」と「ＩＰＴ制御」との組み合わせによって、無線環境の変化にアダプティブに追従して変化するツリー経路において、周波数リユース間隔に応じた周期で時分割にデータパケットが送受信される。

したがって、無線ＢＨ回線の品質変化に対して追従性能の高いアダプティブな時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ;Time Division Multiple Access）又は時分割複信（ＴＤＤ；Time Division Duplex）を実現できる。

（変形例）
上述した実施形態においては、図７に例示したようなＩＢＳＳメッシュリンクが、ノード３のＩＢＳＳモードを利用して形成される例について説明した。しかし、ノード３がＩＢＳＳモードをサポートしていない場合もあり得る。

ノード３がＩＢＳＳモードをサポートしていない場合、例えば、ＡＰ（Access Point）モードとＳＴＡ（Station）モードとの組み合わせによって、図７に例示したようなＩＢＳＳメッシュリンクと同等のメッシュリンクを構築することが可能である。

図１６に、ＡＰモードとＳＴＡモードとの組み合わせ（「ハイブリッド」と称してもよい）を用いて、ノード３間にメッシュリンクが構築される例を示す。なお、ＡＰモードとＳＴＡモードとの組み合わせを、便宜的に、「擬似ＩＢＳＳモード」と称する。

図１６の（Ａ）～（Ｃ）には、例示的に、３つのノードＡ、Ｂ及びＣが示されている。図１７には、ノードＡ－Ｂ間及びノードＡ－Ｃ間のそれぞれについて擬似ＩＢＳＳモードを用いた無線リンクのセットアップ手順の一例が、ノードＡ～Ｃそれぞれのプロトコル・スタックと併せて示されている。

例えば、図１６の（Ａ）に示すように、ノードＡは、起動に応じて、ＡＰ（モード）の動作に従って、ビーコン信号を周囲に送信する。当該ビーコン信号を受信した周辺ノードＢ及びＣのそれぞれは、ＳＴＡ（モード）の動作に従って、アソシエーションリクエストをノードＡへ送信する。

ノードＡは、周辺ノードＢ及びＣから受信したアソシエーションリクエストをそれぞれ許可する場合、ＡＰの動作に従って、周辺ノードＢ及びＣ宛にアソシエーションレスポンスを送信する。これにより、ノードＡを起点（ＡＰ）としたマルチポイント（ノードＢ及びＣ）の無線リンクがリンクアップする。

同様に、例えば図１６の（Ｂ）に示すように、ノードＢは、起動に応じて、ＡＰ（モード）の動作に従って、ビーコン信号を周囲に送信する。当該ビーコン信号を受信した周辺ノードＡ及びＣのそれぞれは、ＳＴＡ（モード）の動作に従って、アソシエーションリクエストをノードＢへ送信する。これにより、ノードＢを起点（ＡＰ）としたマルチポイント（ノードＡ及びＣ）の無線リンクがリンクアップする。

ノードＣに着目すると、図１６の（Ｃ）に示すように、ノードＣは、起動に応じて、ＡＰ（モード）の動作に従って、ビーコン信号を周囲に送信する。当該ビーコン信号を受信した周辺ノードＡ及びＢのそれぞれは、ＳＴＡ（モード）の動作に従って、アソシエーションリクエストをノードＣへ送信する。これにより、ノードＣを起点（ＡＰ）としたマルチポイント（ノードＡ及びＢ）の無線リンクがリンクアップする。

以上の動作例を要約すると、ノードＡ、Ｂ及びＣのそれぞれは、ビーコン信号の送信元としてＡＰモードで動作する一方、他の周辺ノードを送信元とするビーコン信号を受信した場合には、当該周辺ノードとの関係においてＳＴＡモードで動作する。

図１７に、以上の動作例を、ノードＡ、Ｂ及びＣそれぞれのプロトコル・スタックと併せて模式的に示す。図１７では、説明の便宜のために、同一ノード３における物理レイヤ（Ｌ１）及びＭＡＣレイヤ（Ｌ２）のそれぞれを、ＡＰモードとＳＴＡモードとの別に区分して視覚化している。

ただし、Ｌ１及びＬ２は、ＡＰモードとＳＴＡモードとに共通でよい。例えば、Ｌ１及びＬ２は、同一のハードウェアで実現されてもよく、時分割、ＳＤＭ（Space Division Multiplexing）、あるいは符号分割等の多重化手法を用いて、同じチャネルに対し、ＡＰモードとＳＴＡモードとに係る無線通信を多重化してもよい。ＡＰモードとＳＴＡモードとのハイブリッドモード（擬似ＩＢＳＳモード）による処理又は制御は、例えば、レイヤ２．５に含まれてよい。

図１７において、ノードＡに着目すると、ノードＡ（ＡＰモード）と、ノードＡを送信元とするビーコン信号を受信したノードＢ（ＳＴＡモード）及びノードＣ（ＳＴＡモード）と、の間において、図１６の（Ａ）に例示したアソシエーション手順が実行される。

また、ノードＡは、ノードＢ（ＡＰモード）を送信元とするビーコン信号の受信によって、ノードＢとの関係ではＳＴＡモードで動作する。そのため、ノードＡ（ＳＴＡモード）と、ノードＢ（ＡＰモード）と、の間において、図１６の（Ｂ）に例示したアソシエーション手順が実行される。

同様に、ノードＡは、ノードＣ（ＡＰモード）を送信元とするビーコン信号の受信によって、ノードＣとの関係ではＳＴＡモードで動作する。そのため、ノードＡ（ＳＴＡモード）と、ノードＣ（ＡＰモード）と、の間において、図１６の（Ｃ）に例示したアソシエーション手順が実行される。

なお、ノードＢ及びＣについても、それぞれ、ノードＡと同様に、ＡＰモードとＳＴＡモードとに従って他の周辺ノードとの間において、図１６に例示したようなアソシエーション手順が実行される。

以上のようにして、ノードＡ－Ｂ間、ノードＢ－Ｃ間、及び、ノードＣ－Ａ間のそれぞれに無線リンクがリンクアップする。異なるチャネルの複数の無線リンクがリンクアップする場合、これら複数の無線リンクは、１つの無線帯域にアグリゲーション（又は、ボンディング）されてよい。

１ 無線通信システム
３ 無線ノード
５ バックボーンネットワーク
７ 端末装置
９ バックホール（ＢＨ）ネットワーク
３１ プロセッサ
３２ メモリ
３３ ストレージ
３４ 入出力（Ｉ／Ｏ）装置
３５，３６ 無線インタフェース（ＩＦ）
３７，３９ 有線インタフェース（ＩＦ）
３８ バス
３０１，３０２ 無線通信部
３０３ 有線通信部
３０４ 制御部
３０５ 記憶部
３４１ スキャン処理部
３４２ ノード管理部
３４３ ツリー経路制御部
３４４ ＩＰＴ制御部
３５０，３６０ アンテナ
３４３１ 経路制御パケット生成部
３４３２ 経路メトリック計算部
３４３３ ツリー経路更新部

Claims (11)

1. バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードの間においてメッシュ状にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を、前記複数の無線ノードのうちの第１無線ノードから送信し、
   前記複数の無線ノードのうち、前記第１無線ノードとは異なる第２無線ノードのそれぞれは、
   異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードのそれぞれにおいてメッシュ状にリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向に位置する親ノードに対応する無線リンクの１つを、データ信号の伝送経路に選択し、
   前記第２無線ノードのそれぞれが前記データ信号の伝送経路に選択した無線リンクは、ツリー構造のネットワークを形成する、無線経路制御方法。
2. 前記第１無線ノードは、前記制御信号を複数回にわたって送信し、
   前記第２無線ノードのそれぞれは、前記複数回にわたって送信された制御信号の受信毎に計算した前記指標の変化に応じて、前記データ信号の伝送経路に選択する無線リンクを更新する、
   請求項１に記載の無線経路制御方法。
3. 前記第２無線ノードのそれぞれは、
   前記第２無線ノードのそれぞれにおいてリンクアップした１つ以上の無線リンクによって受信した前記制御信号を用いて、当該無線リンクの前記指標を計算し、
   計算した前記指標を前記制御信号に含めて前記第２無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクのそれぞれへ送信する、
   請求項１又は２に記載の無線経路制御方法。
4. 前記制御信号が伝搬した１つ以上の無線リンクの前記指標を計算することには、受信した前記制御信号に含まれる前記指標と、当該制御信号を用いて計算した前記指標と、の累積値を計算することが含まれる、
   請求項３に記載の無線経路制御方法。
5. 前記第１無線ノードは、
   周波数リユース間隔に応じた周期を用いて前記データ信号を間欠的に送信し、
   前記第２無線ノードのそれぞれは、
   選択した前記無線リンクから受信した前記データ信号を、次の第２無線ノードが選択した前記無線リンクへ中継する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の無線経路制御方法。
6. 前記複数のノードの間におけるメッシュ状にリンクアップした前記複数の無線リンクは、前記複数の無線ノードのそれぞれが、アドホックモードを用いてビーコン信号を他の無線ノードと送受信することによってリンクアップする、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の無線経路制御方法。
7. バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードの間においてメッシュ状にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を送信する、前記複数の無線ノードの１つである第１無線ノードと、
   前記複数の無線ノードのうち、前記第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードの１つであって、異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてメッシュ状にリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向に位置する親ノードに対応する無線リンクの１つを、データ信号の伝送経路に選択する第２無線ノードと、
   備え、
   前記第２無線ノードのそれぞれが前記データ信号の伝送経路に選択した無線リンクは、ツリー構造のネットワークを形成する、
   無線通信システム。
8. 複数の無線ノードのうちの１つである第１無線ノードであって、
   バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間においてメッシュ状にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を生成する生成部と、
   前記制御信号を前記第１無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクへ送信する送信部と、を備え、
   前記制御信号は、
   前記複数の無線ノードのうちの前記第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードのそれぞれが、異なる経路から受信した複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてメッシュ状にリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向に位置する親ノードに対応する無線リンクの１つを、データ信号の伝送経路に選択するために用いられ、
   前記第２無線ノードのそれぞれが前記データ信号の伝送経路に選択した無線リンクは、ツリー構造のネットワークを形成する、
   無線ノード。
9. 複数の無線ノードのうちの、第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードの１つであって、
   バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間においてメッシュ状にリンクアップした複数の無線リンクのうち、前記第２無線ノードにおいてメッシュ状にリンクアップした１つ以上の無線リンクを通じて、前記第１無線ノードが前記複数の無線リンクに伝搬させるために送信した制御信号を受信する受信部と、
   異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてメッシュ状にリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向に位置する親ノードに対応する無線リンクの１つを、データ信号の伝送経路に選択する選択部と、
   を備え、
   前記第２無線ノードのそれぞれが前記データ信号の伝送経路に選択した無線リンクは、ツリー構造のネットワークを形成する、
   無線ノード。
10. 複数の無線ノードの１つである第１無線ノードが備えるプロセッサに、
    バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間にメッシュ状にリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに伝搬させる制御信号を生成し、
    前記制御信号を前記第１無線ノードにおいてリンクアップした無線リンクへ送信する、
    処理を実行させ、
    前記制御信号は、
    前記複数の無線ノードのうちの前記第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードのそれぞれが、異なる経路から受信した複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてメッシュ状にリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向に位置する親ノードに対応する無線リンクの１つを、データ信号の伝送経路に選択するために用いられ、
    前記第２無線ノードのそれぞれが前記データ信号の伝送経路に選択した無線リンクは、ツリー構造のネットワークを形成する、
    無線経路制御プログラム。
11. 複数の無線ノードのうちの第１無線ノードとは異なる複数の第２無線ノードの１つが備えるプロセッサに、
    バックホールネットワークを構成する前記複数の無線ノードの間においてメッシュ状にリンクアップした複数の無線リンクのうち、前記第２無線ノードにおいてリンクアップした１つ以上の無線リンクを通じて、前記第１無線ノードが前記複数の無線リンクに伝搬させるために送信した制御信号を受信し、
    異なる経路から受信された複数の前記制御信号のそれぞれが伝搬した１つ以上の無線リンクの電波伝搬品質を示す指標に基づいて、前記第２無線ノードにおいてメッシュ状にリンクアップした無線リンクのうち、前記第１無線ノードへ向かう上流方向に位置する親ノードに対応する無線リンクの１つを、データ信号の伝送経路に選択する、
    処理を実行させ、
    前記第２無線ノードのそれぞれが前記データ信号の伝送経路に選択した無線リンクは、ツリー構造のネットワークを形成する、
    無線経路制御プログラム。

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