JP7480235B2 - 効率的な中継伝送システムの運用を可能とする制御装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、効率的な中継伝送システムの運用技術に関する。

セルラ通信システムにおいて、基地局装置と端末装置との間の通信を中継する技術が知られている。例えば、特許文献１には、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ Ｂａｃｋｈａｕｌ（ＩＡＢ）を用いた中継伝送システムが記載されている。また、中継伝送の態様として、メッシュネットワークが知られている。メッシュネットワークでは、設定された通信経路において一部のリンクに障害が発生した場合に、そのリンクを通らない別の通信経路が設定されることにより、通信を継続することができる。

特開２０２２－１０７４２６号公報

ＩＡＢを用いた中継伝送システムは、中継装置間のルーティング情報を媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層（レイヤ２）において復調する必要がある。この復調を行うことにより、一定の処理遅延が発生してしまい、例えば、迅速な経路の切り替えなどの制御ができないことが想定される。また、レイヤ２の復調処理のための機能に係る装置コストが必要となるため、多数の中継装置を用意してネットワークを構築する場合のコストが増大してしまいうる。これに対して、物理層（レイヤ１）で中継するレピータを用いてメッシュネットワークを構成することにより、レイヤ２の復調処理に係る処理遅延が発生することはなく、また、ネットワーク構成コストを低減することができる。しかしながら、レイヤ１ではルーティングプロトコルが実装されていないため、高度な経路の設定を行うことができず、経路の切り替えなどの処理のためにかえって多くの時間が必要となる場合がありうる。

本発明は、レイヤ１の中継伝送を伴うメッシュネットワークの高度かつ効率的な制御を可能とする技術を提供する。

本発明の一態様による制御装置は、制御装置であって、（１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得する取得手段と、（１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知する通知手段と、前記通信装置から前記第１のビームの方向に前記第１の他の装置が位置することに基づいて、当該第１の他の装置から送出された無線信号が前記通信装置に直接届くことを特定する特定手段と、を有する。
また、本発明の別の一態様による制御装置は、（１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得する取得手段と、（１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知する通知手段と、前記通信装置から前記第２のビームの方向に前記第２の他の装置が位置することに基づいて、当該通信装置から送出された無線信号が前記第２の他の装置に直接届くことを特定する特定手段と、を有する。

本発明によれば、レイヤ１の中継伝送を伴うメッシュネットワークの高度かつ効率的な制御が可能となる。

無線通信ネットワークの構成例を示す図である。 通信装置が他の通信装置からの信号を受信する状態を説明する図である。 中継伝送経路を特定する手順を概説する図である。 各通信装置において電波を受信するタイミングの例を示す図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。 制御装置の機能構成例を示す図である。 通信装置の機能構成例を示す図である。 無線通信ネットワークにおいて実行される処理の流れの例を示す図である。 中継伝送経路を特定する手順を概説する図である。 通信装置の機能構成例を示す図である。 無線通信ネットワークにおいて実行される処理の流れの例を示す図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜実施形態１＞
（システム構成）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。無線通信システムは、無線メッシュネットワークであり、一例において、基地局装置１０１と、複数の通信装置（通信装置１１１～通信装置１１６）を含んで構成される。基地局装置１０１は、例えば第５世代（５Ｇ）のセルラ通信規格に準拠した無線通信を行う基地局装置であり、端末装置との接続を確立して無線通信を行うように構成される。通信装置１１１～通信装置１１６は、例えば、基地局装置と同様に、端末装置との接続を確立して無線通信を行うことが可能な通信装置でありうる。ただし、本実施形態では、通信装置１１１～通信装置１１６は、基地局装置１０１から送信された信号を、レピータのように物理層（レイヤ１）で中継する機能を有する。また、通信装置１１１～通信装置１１６は、例えば、レイヤ１のレピータとしての機能と、他の通信装置や後述の制御装置１２１と通信するための機能とを併せ持つ１つの装置として構成されうるが、これに限られない。例えば、通信装置１１１～通信装置１１６は、これらの機能が別個の装置として実装された装置の集合体として実現されてもよい。なお、基地局装置１０１と通信装置１１１～通信装置１１６のそれぞれとの間において、例えばミリ波などの大容量な通信が可能な周波数帯を用いて信号が伝送され、無線通信によってバックホール回線が構築されるものとする。基地局装置１０１から送出されたバックホール回線用の周波数帯の電波は、その電波を受信した通信装置（例えば、通信装置１１１）によって増幅されて出力される。また、その増幅されて出力された電波は、さらに別の通信装置によって受信され、その別の通信装置は、その電波を増幅して出力する。このようにして、複数の通信装置を介して中継伝送経路が確立される。

通信装置は、自装置の配下の端末装置宛ての信号が届いた場合、その信号を復調し、端末装置が受信することのできる形式の信号に変換して、その端末装置へ送信する。また、通信装置は、端末装置から受信した信号を、バックホール回線で送信可能な形式に変換して、他の通信装置又は基地局装置へ送信する。なお、これは一例であり、通信装置は、一般的なレピータとしての機能を有してもよい。すなわち、基地局装置、端末装置又は他の通信装置（レピータ）から到来した電波を増幅して出力する機能を有し、例えば基地局装置や他の通信装置から受信した信号を端末装置が処理できる形式の無線信号へ変換する処理や、端末装置から受信した信号をバックホール回線へ流すための形式へ変換する処理などの機能を有しなくてもよい。なお、以下では、通信装置における中継通信機能に着目して説明する。

一般に、レイヤ１で中継を行うレピータを用いた通信システムでは、事前に計画された位置にレピータを配置して、そのレピータが単純に受信した電波を増幅して出力することにより、カバレッジエリアを改善するように構成される。このような構成では、レピータは、事前に設定された方向に電波を放射するのみであり、メッシュネットワークにおける中継経路の切り替えなどの柔軟な通信を行うことが容易ではない。一方で、近年、複数のパターンでビームを設定可能に構成され、そのいずれかのパターンのビームを使用して中継を行うことが可能なレピータが存在する。このようなレピータにおいて、例えば、最大の受信電力で信号を検出することができるパターンのビームを用いることにより、無線品質が良好な中継経路を選択的に使用することができる。しかしながら、このような中継経路の設定は多くの時間を必要とし、例えば、一部のリンクにおける無線品質が劣化してから他のリンクを使用するようにするなどの柔軟な経路の切り替えを迅速に行うことはできない。また、レイヤ２以上の上位レイヤに基づく制御を行う場合、柔軟な経路切り替え制御を行うことができるが、レイヤ２以上の復号処理を行う必要があり、やはり経路の切り替えに一定の時間がかかってしまう。

本実施形態では、このような事情に鑑み、レイヤ１での中継経路の切り替えを容易に実行することができるようにするための手法を提供する。例えば、制御装置１２１が、通信装置のそれぞれにおける位置情報、電波を受信した際のビームの指向方向、及び受信タイミングの情報に基づいて、各通信装置によって形成される中継伝送の順序の関係を特定する。そして、制御装置１２１は、中継伝送経路を形成するためのルーティング情報を形成する。制御装置１２１は、中継伝送経路を形成するための各通信装置における中継処理のための設定情報を、ルーティング情報として形成しうる。そして、制御装置１２１は、形成したルーティング情報を、各通信装置へ通知しうる。なお、各通信装置は、例えば有線通信回線を用いて制御装置１２１との間で通信してもよいし、例えば、基地局装置１０１を介して制御装置１２１と通信してもよい。また、通信装置は、例えば、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、第５世代（５Ｇ）セルラ通信システム、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）等のレガシ通信方式による無線通信が可能であってもよく、その無線通信によって、制御装置１２１との間の制御用の通信を行ってもよい。

例えば、通信装置は、信号の受信に使用可能な複数のビームパターンを用いて、無線信号の検出処理を実行する。通信装置は、最も強い電力で無線信号が受信された又は所定値以上の電力で無線信号が受信されたビームを選択し、そのビームを示す情報を制御装置１２１へ通知する。例えば、図２の例において、通信装置２０２は、基地局装置又は通信装置２０１から送信された無線信号を、ビーム２１１～ビーム２１５のそれぞれのパターンで測定する。そして、通信装置２０２は、例えば、自装置の位置と、ビーム２１２の指向方向の情報とを、制御装置１２１へ通知する。なお、この場合、通信装置２０１は、無線信号を出力する際に複数のビームを形成してもよく、受信した無線信号を増幅して、その複数のビームの少なくとも一部（一例において全部）から出力するように構成されうる。そして、通信装置２０２は、その１つ以上のビームのいずれかから送出された無線信号を検出する。なお、通信装置２０１は、１つのビームのみを形成可能であってもよく、その場合は、そのビームを用いて増幅後の無線信号を出力するように構成される。

なお、指向方向の情報は、例えば、通信装置２０２の姿勢（アンテナ配置）と、アンテナウェイトの情報を含みうる。この場合、制御装置１２１は、アンテナウェイトの情報からアンテナパターンを特定し、そのパターンと姿勢の情報に基づいて、通信装置２０２の指向方向の情報を特定しうる。なお、これは一例に過ぎず、通信装置２０２自身が、自装置のアンテナウェイト及びアンテナパターンから指向方向を特定して、特定した情報を制御装置１２１へ通知してもよい。また、通信装置２０２は、例えば固定されている複数の指向性アンテナのうち、無線信号を十分な電力で検出したのがいずれのアンテナであるかを示す情報を制御装置１２１へ通知してもよい。

なお、制御装置１２１は、各アンテナパターンとその指向方向との関係及びそれに対応するインデクスに関する情報を事前に有していてもよい。この場合、通信装置２０２は、いずれのアンテナパターンにおいて無線信号が十分な電力で検出されたかを示すインデクスの情報を、制御装置１２１へ通知しうる。これにより、制御装置１２１は、インデクスに対応するアンテナパターンを特定し、通信装置２０２がどの方向において到来した電波を十分な電力で検出したかを特定することができる。なお、通信装置２０２は、例えば設置された際に、アンテナパターンを示す情報と、そのアンテナパターンを特定可能なインデクスを示す情報とを、制御装置１２１へ通知してもよい。また、例えば、そのような情報が、通信事業者によって、通信装置２０２と制御装置１２１に対して、実際に通信装置２０２の運用が開始される前に入力されてもよい。さらに、通信装置が設置された際に、その通信装置の位置情報が制御装置１２１に入力されてもよい。この場合、制御装置１２１は、各通信装置においていずれのアンテナパターンを用いて十分な電力の無線信号を検出したかを特定可能な情報のみを取得するようにしてもよい。

制御装置１２１は、各通信装置から、通信装置の位置と電波の受信方向を取得すると、その通信装置が受信した電波を出力したノードを特定する。例えば、制御装置１２１は、図３に示すように、通信装置２０２から受信した情報に基づいて、通信装置２０２の位置からビーム２１２に対応する方向に存在する基地局装置や他の通信装置を特定する。制御装置１２１は、例えば、通信装置２０１や通信装置２０３についても位置情報および無線信号を検出した際に使用したビームの方向の情報を取得する。また、制御装置１２１は、例えば、基地局装置１０１の位置の情報も保持しているものとする。ここで、通信装置２０２が受信した無線信号の発信元の候補は、通信装置２０２以外の装置である。このため、制御装置１２１は、基地局装置１０１の位置、通信装置２０１の位置、及び通信装置２０３の位置が、通信装置２０２の位置を基準としてビーム２１２に対応する方向に存在するか否かを判定する。これにより、制御装置１２１は、例えば、通信装置２０２において検出された無線信号の発信元が通信装置２０１であることを特定する。また、制御装置１２１は、同様にして、通信装置２０１が検出した無線信号の発信元が基地局装置１０１であることを特定しうる。そして、制御装置１２１は、これらの特定結果から、基地局装置１０１、通信装置２０１、通信装置２０２の順で無線信号が中継される中継伝送経路が存在することを特定することができる。

同様にして、制御装置１２１は、利用可能な中継伝送経路を全て特定する。例えば、図１の例において、基地局装置１０１から通信装置１１６までの経路として、（１）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１４、通信装置１１５を経由する経路、（２）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２、通信装置１１５を経由する経路、及び、（３）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２、通信装置１１３を経由する経路の３つの経路を特定しうる。

なお、経路（１）～経路（３）を切り替えて使用するには、それらの経路において、基地局装置１０１から送信された信号が中継されていること、そして、その信号を送信するのに使用されたビームが同じである必要がある。すなわち、基地局装置１０１と異なる他の基地局装置から送信された信号が中継される経路や、基地局装置１０１における異なるビームから送信された信号が中継される経路に切り替える場合、その切り替えのために基地局装置１０１やコアネットワークにおける制御が必要となり、迅速な経路の切り替えができないからである。このため、各通信装置は、例えば基地局装置１０１から送信された信号がいずれのビームによって送信されたかを示すビームＩＤを特定し、制御装置１２１に対してそのビームＩＤを通知してもよい。各通信装置は、少なくともビームＩＤを変更することなく、受信した無線信号を増幅して出力する。なお、各通信装置が、基地局装置１０１以外の他の基地局装置から信号を受信しない位置に存在しており、かつ、基地局装置１０１が１つのビームのみを形成する場合には、各通信装置は、ビームＩＤを通知しなくてもよい。

また、制御装置１２１は、例えば、上述の各通信装置における位置関係及び信号を検出したビームのパターンに加えて、又はこれらに代えて、無線信号の到来タイミングに基づいて、中継伝送経路を特定してもよい。例えば、制御装置１２１は、各通信装置において無線信号が検出されたタイミングを収集する。一例において、制御装置１２１は、各通信装置において設定されたタイミングアドバンスの値を収集しうる。例えば、通信装置１１１におけるタイミングアドバンスの値がＴ１である場合、基地局装置から送信された信号が、そのＴ１の半分の時間（Ｔ１／２）だけ遅延して受信されると判定することができる。同様に、通信装置１１２におけるタイミングアドバンスの値がＴ２である場合、基地局装置から送信された信号が、時間（Ｔ２／２）だけ遅延して受信されると判定することができる。また、各通信装置は、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）や標準電波などを用いて、無線信号を検出した時刻を記録し、制御装置１２１へ通知してもよい。なお、ここでは、信号の検出タイミングとフレームが送信されたタイミングとの差分が特定される。例えば、各通信装置において個別のタイミングで無線信号の検出時刻が特定された場合、例えば、無線信号のフレーム番号に基づいて特定されたそのフレーム番号の無線信号が送出されたタイミングと、検出時刻との差分が特定される。すなわち、ここでは、基地局装置１０１から送出された無線信号が各通信装置において検出されるまでの時間差が特定される。

制御装置１２１は、例えば、図１における基地局装置１０１によって無線信号が送出されたタイミングと、通信装置１１１～通信装置１１６においてその無線信号が検出されたタイミングとの時間差を、図４のように特定したものとする。この場合、制御装置１２１は、基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２及び通信装置１１４、通信装置１１３及び通信装置１１５、通信装置１１６の順で無線信号が到達したと特定する。制御装置１２１は、このような無線信号が到達する順序により、中継伝送経路を大まかに特定することができる。ここで、制御装置１２１は、例えば、通信装置の位置関係を事前に保持し又は各通信装置から取得し、その位置関係と無線信号の到来タイミングとに基づいて、詳細な中継伝送経路を特定することができる。制御装置１２１は、例えば、通信装置１１１と通信装置１１２との間の距離を電波が伝搬する時間と無線信号の到達時間差とが対応することに応じて、通信装置１１１と通信装置１１２との間に中継伝送区間が形成されると判定しうる。また、制御装置１２１は、例えば、基地局装置１０１と通信装置１１２との間の距離を電波が伝搬する時間と、基地局装置１０１における無線信号の送出タイミングと通信装置１１２における無線信号の到達タイミングとの時間差が対応しないことを特定しうる。これにより、制御装置１２１は、基地局装置１０１と通信装置１１２との間に直接電波が到達する区間がないことを特定しうる。このように、制御装置１２１は、各通信装置における無線信号の到達タイミングに基づいて中継伝送において電波が伝搬する区間を特定し、中継伝送経路を特定することが可能となる。なお、制御装置１２１は、例えば、事前に各通信装置が使用可能なビームを認識していてもよく、その場合、中継伝送経路において使用すべきビームを特定することができる。なお、例えば通信装置がそれぞれ１つのパターンのビームのみを形成可能である場合には、ビームの特定は行われなくてもよい。

上述の処理は、一例において、基地局装置１０１による通信サービスが提供されている間に行われてもよい。すなわち、上述のような中継伝送経路の特定のために専用の期間を用意しなくてもよい。各通信装置は、例えば、無線信号を最も強く又は所定電力以上で受信するアンテナパターンを用いて無線信号を取得して、その無線信号を増幅して出力する。その際のアンテナパターンや無線信号の受信タイミングを特定して、制御装置１２１へ提供する。また、例えば、データトラフィックの少ない時間帯などにおいて、中継伝送経路の特定のための専用の期間を設けてもよい。これによれば、中継伝送経路を精度よく特定することができる。なお、制御装置１２１は、その専用の期間を示す情報を、各通信装置へ通知し、各通信装置は、その専用の期間において、中継伝送経路の特定のための処理を実行しうる。

なお、上述の処理では、制御装置１２１が、各通信装置において無線信号を十分な電力で検出した受信側のビームパターンに基づいて、中継伝送経路を特定する場合の例について説明した。この受信側のビームパターンに代えて、又はこれに加えて、送信側のビームパターンが中継伝送経路を特定する際に使用されてもよい。例えば、通信装置は、上述の中継伝送経路の特定のための専用の期間において、送信側のビームパターンを時分割で切り替えながら電波を出力し、他の通信装置は、その電波を検出するようにしうる。他の通信装置は、最も強く又は所定電力以上で電波を検出したタイミングを特定し、そのタイミングの情報を制御装置１２１へ通知しうる。一例において、各通信装置が、送信用のビームパターンと時間区間との対応関係を制御装置１２１へ通知することにより、制御装置１２１は、他の通信装置における電波の検出タイミングに応じて、送信ビームパターンを特定することができる。また、各通信装置は、例えば、使用可能な送信用のビームパターンを制御装置１２１へ通知し、制御装置１２１が、送信用のビームパターンのそれぞれを使用する時間区間を指定する情報を生成して、各通信装置へ通知してもよい。これにより、制御装置１２１は、中継伝送で使用されるべき送信側のビームパターンを特定することができる。これによれば、制御装置１２１は、上述の受信側のビームパターンの場合と同様にして、通信装置において利用可能な送信側のビームパターンを考慮した中継伝送経路を特定することができる。

制御装置１２１は、上述のようにして特定した中継伝送経路の情報を、ルーティング情報の情報として各通信装置に通知する。一例において、制御装置１２１は、各通信装置に対して、その通信装置が関与する中継伝送経路を特定可能な情報を通知する。例えば、図１のシステムにおいて、通信装置１１５に対して、基地局装置１０１から通信装置１１５に到達するまでの経路の情報として、（１）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１４、通信装置１１５からなる中継伝送経路と、（２）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２、通信装置１１５からなる中継伝送経路とが、通知される。また、通信装置１１５が関与する通信経路として、基地局装置１０１と通信装置１１６との間の通信経路である、（３）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１４、通信装置１１５、通信装置１１６からなる中継伝送経路と、（４）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２、通信装置１１５、通信装置１１６からなる中継伝送経路が、通信装置１１５へ通知される。各通信装置は、例えば、基地局装置１０１から通信装置１１５までの経路が使用されるべきことが制御装置１２１や基地局装置１０１によって指示された場合、上述の（１）又は（２）のいずれかの経路を用いるように、各通信装置が動作しうる。なお、基地局装置１０１から通信装置１１６までの経路が使用されるべき際には、上述の（３）及び（４）に加えて、（５）基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２、通信装置１１３、通信装置１１６からなる中継伝送経路のいずれかの経路を使用するように、各通信装置が動作しうる。

また、制御装置１２１は、ルーティング情報の情報として、通信装置のそれぞれが使用すべきビームのパターンを１つ以上通知しうる。例えば、制御装置１２１は、通信装置１１５に対して、（１）の経路では通信装置１１４の方向に向けたビームを、（２）の経路では通信装置１１２の方向に向けたビームを、それぞれ使用すべきことを通知しうる。なお、上述の経路を示す情報は通知されなくてもよく、基地局装置１０１から送出された無線信号を中継可能なビームの情報のみが通知されてもよい。また、制御装置１２１は、各通信装置が、信号を出力する際に使用すべきビームのパターンをルーティング情報の情報として含めてもよい。すなわち、制御装置１２１は、例えば、各中継伝送経路を形成するために使用されるべき各通信装置の送信または受信のためのビームのパターンを特定し、そのビームのパターンの情報を各通信装置へ提供する。なお、複数の中継伝送経路に対応するビームのパターンの情報が通信装置へ提供されてもよい。この場合、いずれの中継伝送経路（ビームパターン）が優先して使用されるべきかを示す優先順位の情報が各通信装置へ提供されうる。優先順位は、例えば、無線品質や基地局装置１０１までのホップ数等に応じて決定されうる。このため、各通信装置は、例えば、所定の電力以上で無線信号を検出した際のビームパターンや検出タイミングに関する情報を通知する際に、さらに、その無線信号の無線品質を示す情報を制御装置１２１へ通知しうる。無線品質を示す情報は、例えば参照信号受信電力（ＲＳＲＰ）や参照信号受信品質（ＲＳＲＱ）、信号対雑音比（ＳＮＲ）などでありうる。制御装置１２１は、例えば、中継伝送経路上の無線品質の最低値が良好であるほど優先順位が高くなるように、中継伝送経路の優先順位を決定しうる。なお、これは一例であり、例えば無線品質の平均値や最大値などに基づいて、優先順位が決定されてもよい。通信装置は、通知された複数の中継伝送経路のうち、例えば優先順位が最も高いビームのパターンを用いて中継伝送を実行する。そして、通信装置は、使用中の経路において無線信号が所定期間にわたって届かなくなったことなどにより障害の発生を検出すると、使用するビームパターンを、次に優先順位の高いビームのパターンに切り替えて中継伝送を行うようにしうる。これによれば、通信装置が、通信の状況に応じてビームパターンを切り替えることにより、結果として中継伝送経路が迅速に切り替えられる。この結果、障害発生時などで通信が途絶する期間を短縮することができる。

なお、通信装置は、障害の発生を検出した場合、障害が発生したことを、制御装置１２１へ通知するようにしてもよい。また、この場合に、制御装置１２１が、各通信装置に対して中継伝送経路の切り替えを指示してもよい。これにより、制御装置１２１が、中継伝送経路のどの箇所で障害が発生しているかを特定し、その特定した結果に基づいて、適切に中継伝送経路の切り替えを行わせることが可能となる。例えば、図１の例において、基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１４、通信装置１１５、及び通信装置１１６を含んだ中継伝送経路が使用されていたものとする。ここで、通信装置１１４と通信装置１１５との区間において障害が発生すると、通信装置１１５は、例えば通信装置１１４からの信号が届かないことにより、障害の発生を検出する。このとき、通信装置１１５において信号が届かない結果、通信装置１１６にも信号が届かないこととなり、通信装置１１６も障害が発生したと判定しうる。このような場合に、各通信装置が自律的に中継伝送経路を切り替えると、例えば、通信装置１１５が、基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２を含んだ経路を使用するように、ビームのパターンを切り替える一方で、通信装置１１６も、基地局装置１０１、通信装置１１１、通信装置１１２、通信装置１１３を含んだ経路を使用するようにビームのパターンを切り替えうる。このとき、通信装置１１３が使用中の中継伝送経路のいずれにも関与せず、後述のように電源をオフとしていることが想定されうる。この場合、通信装置１１３が通信装置１１２から送出された電波を中継することがないため、通信装置１１６は、ビームのパターンを切り替えた後にもやはり電波を検出することができず、通信できない状況が継続してしまいうる。これに対して、上述のように、通信装置１１５及び通信装置１１６が制御装置１２１に対して障害の発生を通知することにより、通信装置１２１は、通信装置１１５と通信装置１１６との間には障害が発生していないと判定することができる。そして、制御装置１２１は、例えば、通信装置１１５にビームのパターンを変更させる一方で、通信装置１１６にはビームのパターンを変更させないようにするような、中継伝送経路の切り替え制御を行うことができる。

また、各通信装置は、障害が発生した通信経路において、その障害が解消したかを監視するようにしてもよい。例えば、上述のような状況において、通信装置１１５は、通信装置１１２の方向にビームを向けながら、通信装置１１４からの電波が到来するか否かを監視するようにしてもよい。そして、各通信装置は、例えば、正常に電波が到来したことや現在使用中のビームで受信されるより良好な無線品質の電波を検出したことなどによって障害から回復したと判定しうる。そして、各通信装置は、障害から回復したことによって、元の中継伝送経路を使用するように、ビームのパターンを自律的に切り替えてもよい。また、各通信装置は、障害が解消した場合に、障害からの回復を制御装置１２１へ通知してもよい。この場合、制御装置１２１がその通知に基づいて、中継伝送経路を元の経路に戻すように各通信装置に指示してもよい。

なお、複数の中継伝送経路の情報を用意するには、その複数の中継伝送経路が、いずれも基地局装置１０１から送出された同じ信号を転送する経路となっていることが重要である。例えば、基地局装置１０１が複数のビームを形成可能な場合、その複数のビームからは、それぞれ別個の情報が送出されうる。このため、基地局装置１０１から送出された同じ信号を転送する複数の経路が形成されるようにするために、各通信装置は、例えば、検出した無線信号のビームＩＤや同期信号／物理ブロードキャスト信号ブロック（ＳＳＢ）の識別情報（ＳＳＢ ＩＤ）を、制御装置１２１へ通知してもよい。そして、制御装置１２１は、例えば異なるビームで送出された信号に対して別個の中継伝送経路を設定し、その情報を各通信装置へ通知しうる。このような通知がなされた場合、通信装置は、基地局装置１０１が形成可能な複数のビームのいずれから送出された無線信号が到来したかを、例えばその無線信号の物理層のヘッダを確認することにより特定する。そして、通信装置は、その特定したビームで送出された無線信号を伝送するための中継伝送経路に対応して通知された、自装置において使用すべきビームを用いて、中継を行うようにしうる。

また、制御装置１２１は、使用されない中継伝送経路に属する通信装置に対して、少なくともその経路に対応する通信回路等の電源をオフとするように指示してもよい。例えば、図１の例において、通信装置１１２から通信装置１１５へ電波が到達する経路が使用されない場合、通信装置１１２における通信装置１１５の方向へ電波を出力する回路の電源がオフとされ、通信装置１１５における通信装置１１２の方向からの電波を受信する回路の電源がオフとされうる。また、例えば通信装置１１３を通過する中継伝送経路が使用されない場合、通信装置１１３の全体をオフとするように制御装置１２１が指示してもよい。なお、この場合に、通信装置１１３は、例えば通信装置１１２の方向からの電波を受信する回路のみオンとしておいてもよい。通信装置１１３は、通信装置１１２の方向からの電波を受信した場合、例えば通信装置１１２から通信装置１１５を経て通信装置１１６へ至る中継伝送経路を使用できないことによって通信装置１１２が通信装置１１３の方向へ電波を出力したと判定しうる。この場合、通信装置１１３は、通信装置１１６の方向への電波の出力を開始しうる。このようにして、本実施形態では、使用されない通信機能をオフとすることによって電力消費を抑制しながら、迅速に中継伝送経路を切り替えて使用することが可能となる。

（装置構成）
図５を用いて、制御装置および通信装置のハードウェア構成例について説明する。制御装置および通信装置は、一例において、プロセッサ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、記憶装置５０４、及び、通信回路５０５を含んで構成される。プロセッサ５０１は、汎用のＣＰＵ（中央演算装置）や、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の、１つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータであり、ＲＯＭ５０２や記憶装置５０４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ＲＯＭ５０２は、制御装置および通信装置が実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ５０３は、プロセッサ５０１がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報を記憶するランダムアクセスメモリである。記憶装置５０４は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。

通信装置の通信回路５０５は、例えば、基地局装置や他の通信装置が送信した無線信号を増幅して出力する機能を有する。なお、通信装置の通信回路５０５は、例えば、複数のアンテナのそれぞれに対応するアンテナウェイトを設定することにより、信号の送信と受信との少なくともいずれかのためのアンテナウェイトを形成するように構成されうる。また、通信装置の通信回路５０５は、例えば、複数の指向性アンテナと接続され、その少なくともいずれかを使用するように構成されてもよい。さらに、通信装置の通信回路５０５は、複数のビームパターンのそれぞれに対して別個に用意されてもよく、使用されるビームパターン以外のビームパターンに対応する通信回路５０５は、オフとされるように構成されてもよい。また、通信装置の通信回路５０５は、最も強く又は所定の電力以上で無線信号を検出したビームパターンを特定可能な情報、その無線信号が送出されてから受信されるまでの時間差を特定可能な情報、通信装置の位置情報などを、制御装置へ通知するための通信機能を有しうる。一例において、通信装置の通信回路５０５は、例えば中継伝送経路を介して基地局装置へその情報を通知するように構成されうる。この場合、基地局装置が、その情報を制御装置へ転送しうる。また、通信装置の通信回路５０５は、レガシ通信方式や有線通信方式を用いて、その情報を直接、制御装置へ通知する機能を有してもよい。また、通信装置の通信回路５０５は、例えば中継伝送経路を介して、又は、制御装置から直接、制御装置によって生成されたルーティング情報の情報を受信するように構成されうる。

制御装置の通信回路５０５は、通信装置から情報を取得し、通信装置へ情報を送信可能な任意の通信機能を有しうる。制御装置の通信回路５０５は、例えば、基地局装置や通信装置との間で有線通信方式を用いて接続を確立して、情報を送受信するように構成されうる。また、制御装置の通信回路５０５は、例えば、レガシ通信方式で通信可能な構成を有し、通信装置とその通信方式を用いて無線通信を行うように構成されてもよい。

図６は、制御装置の機能構成例を示す図である。制御装置は、その機能として、例えば、情報取得部６０１、伝送経路特定部６０２、及び、ルーティング情報通知部６０３を有する。なお、図６の機能ブロックは概略的に示したものであり、それぞれの機能ブロックが一体化されて実現されてもよいし、さらに細分化されてもよい。また、図６の各機能は、例えば、プロセッサ５０１がＲＯＭ５０２や記憶装置５０４に記憶されているプログラムを実行することにより実現されてもよいし、例えば通信回路５０５の内部に存在するプロセッサが所定のソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。なお、各機能部が実行する処理の詳細について、上述の詳細についてはここでは説明せず、その大まかな機能のみを概説する。

情報取得部６０１は、無線信号を最も強く又は所定の電力以上で受信した通信装置のビームパターンを特定可能な情報、通信装置の位置情報、基地局装置から無線信号が送信されてから通信装置が無線信号を検出するまでの時間差を特定可能な情報の少なくともいずれかを取得する。伝送経路特定部６０２は、情報取得部６０１によって取得された情報に基づいて、例えば上述のようにして、各通信装置がどの装置からの信号を増幅して出力するかを特定し、中継伝送経路を特定する。ルーティング情報通知部６０３は、伝送経路特定部６０２によって特定された中継伝送経路を形成するために、使用すべきビームパターンを各通信装置へ通知する。また、ルーティング情報通知部６０３は、例えば、使用されない中継伝送経路に対応するビームパターンでの通信機能のオフなどを、通信装置へ指示してもよい。

図７は、通信装置の機能構成例を示す図である。通信装置は、その機能として、例えば、測定部７０１、情報通知部７０２、及び、ルーティング制御部７０３を有する。なお、図７の機能ブロックは概略的に示したものであり、それぞれの機能ブロックが一体化されて実現されてもよいし、さらに細分化されてもよい。また、図７の各機能は、例えば、プロセッサ５０１がＲＯＭ５０２や記憶装置５０４に記憶されているプログラムを実行することにより実現されてもよいし、例えば通信回路５０５の内部に存在するプロセッサが所定のソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。なお、各機能部が実行する処理の詳細について、上述の詳細についてはここでは説明せず、その大まかな機能のみを概説する。

測定部７０１は、他の通信装置や基地局装置から到来した無線信号を、例えば複数のビームパターンのそれぞれで受信し、いずれのビームパターンを用いた場合に、その無線信号が最も強く又は所定の電力以上で検出されるかを特定する。また、測定部７０１は、例えば、他の通信装置や基地局装置から到来した無線信号を検出したタイミングを特定する。また、測定部７０１は、例えば、特定したタイミングと、その無線信号が基地局装置において送信されたタイミングとの時間差を特定しうる。なお、測定部７０１は、タイミングアドバンスの値から、この時間差を特定してもよい。また、測定部７０１は、例えば、他の通信装置が複数の送信用のビームパターンを切り替えて無線信号を出力する場合に、１つの受信用のビームパターンを用いてその無線信号を測定し、その無線信号が最も強く又は所定の電力以上で検出されたタイミングを特定しうる。そして、測定部７０１は、そのタイミングに基づいて、最も強く又は所定の電力以上で検出される無線信号の送信に使用された送信用のビームパターンを特定しうる。

情報通知部７０２は、測定部７０１によって特定されたビームパターンの情報や、上述の時間差の情報を、制御装置へ通知する。なお、情報通知部７０２は、例えば、受信用のビームパターンの情報として、そのビームパターンに事前に割り当てられたインデクスを通知しうる。また、情報通知部７０２は、時間差の情報ではなく、例えば、どのフレームがどのタイミングで受信されたかを特定するための情報（例えばフレーム番号及び受信タイミング）を、制御装置へ通知してもよい。また、情報通知部７０２は、例えば他の基地局装置の送信用のビームパターンを特定せず、複数の送信用のビームパターンを切り替えて無線信号が出力された期間において、その無線信号を最も強く又は所定の電力以上で検出したタイミングの情報を、制御装置へ通知してもよい。この場合、制御装置は、そのタイミングに対応する送信用のビームパターンを特定しうる。

ルーティング制御部７０３は、情報通知部７０２によって通知された情報に基づいて制御装置が決定したルーティング情報を制御装置から取得し、その情報に基づいて、通信に使用すべき受信用のビームパターンや送信用のビームパターンを設定する。なお、ルーティング制御部７０３は、それぞれ優先順位が付された複数のルーティング情報を取得してもよい。この場合、ルーティング制御部７０３は、優先順位の高いルーティング情報を優先的に用いて、中継用の設定を行う。また、ルーティング制御部７０３は、例えば、使用中の設定を用いた通信における無線品質が低下した場合などに、次に優先順位の高いルーティング情報を用いて設定を行い、中継伝送経路を切り替える。なお、各通信装置において使用されるべき送信用のビームパターンの情報が、無線信号内の物理層のヘッダなどに含められてもよく、ルーティング制御部７０３は、その情報に基づいて、無線信号ごとに使用するアンテナパターンを設定してもよい。また、無線信号がどの通信装置まで転送されるべきかを示す情報がその無線信号の物理層のヘッダ等に含められてもよい。この場合、ルーティング制御部７０３は、例えば、自装置まで転送されるべきことを示す情報が含まれた無線信号を受信した場合に、その無線信号を中継しないように設定を行ってもよい。

（処理の流れ）
図８は、本実施形態において実行される処理の流れの例を示している。まず、各通信装置は、基地局装置が送出した無線信号を例えば複数の受信用のビームパターンを用いて測定する。ここで、通信装置Ａにおいて基地局装置が送出した無線信号が検出され（Ｓ８０１）、通信装置Ｂ及び通信装置Ｃにおいてはその無線信号が検出されなかったものとする。その後、通信装置Ａは、基地局装置から受信した無線信号を増幅して、１つ以上の送信用のビームパターンを用いてその無線信号を出力し、通信装置Ｂ及び通信装置Ｃが、この無線信号を検出したものとする（Ｓ８０２、Ｓ８０３）。また、通信装置Ｂは、通信装置Ａから受信した無線信号を増幅して、１つ以上の送信用のビームパターンを用いてその無線信号を出力し、通信装置Ｃが、この無線信号を検出したものとする（Ｓ８０４）。そして、通信装置Ａ～通信装置Ｃは、この無線信号を最も強く又は所定の電力以上で検出した際の受信用のビームパターンを特定可能な情報、無線信号の検出タイミングの情報等を、制御装置へ通知する（Ｓ８０５～Ｓ８０７）。制御装置は、受信した情報に基づいて、基地局装置から各通信装置までの通信経路を特定する（Ｓ８０８）。このとき、制御装置は、例えば、各通信装置までの複数の通信経路を特定しうる。

そして、制御装置は、その複数の通信経路を形成するためのビームパターンの情報などを含んだルーティング情報を、各通信装置へ通知する（Ｓ８０９～Ｓ８１１）。ここでは、制御装置は、基地局装置、通信装置Ａ、及び通信装置Ｃの順で無線信号が中継されるような中継伝送経路を最も優先順位の高い経路として設定するように、ルーティング情報を通知したものとする。通信装置Ａは、このルーティング情報に基づいて、例えば、基地局装置からの無線信号を最も強く又は所定電力以上で受信することができた受信用のビームパターンを設定する。また、通信装置Ａは、このルーティング情報に基づいて、例えば、通信装置Ｃにおいて通信装置Ａからの無線信号を最も強く又は所定電力以上で受信することができたタイミングに対応する送信用のビームパターンを設定しうる。また、通信装置Ｃは、このルーティング情報に基づいて、例えば、通信装置Ａからの無線信号を最も強く又は所定電力以上で受信することができた受信用のビームパターンを設定する。ここで、通信装置Ｂはこの中継伝送経路には関与しないため、一例において、制御装置は、通信回路をオフとするように通信装置Ｂに指示してもよい。この場合、通信装置Ｂは、例えば、次に優先順位が高い、通信装置Ａからの無線信号を中継する経路のために、通信装置Ａからの無線信号を検出するための機能を残して、電源をオフとすることによって、消費電力を抑制することができる。この設定が行われた後に、基地局装置から送信された無線信号は、通信装置Ａによる中継を介して、通信装置Ｃまで転送される（Ｓ８１４、Ｓ８１５）。なお、同様にして、通信装置Ｃからの信号が、通信装置Ａを介して基地局装置まで転送されうる。

その後、通信装置Ａは、例えば、通信装置Ｃから基地局装置へ宛てた信号が届かなくなったことなどに基づいて通信装置Ｃとの間の無線区間における障害が発生したと判定したものとする（Ｓ８１６）。この場合、通信装置Ａは、例えば、次に優先順位が高い、通信装置Ｂを経由して通信装置Ｃまで到達する中継伝送経路での通信を行うための設定を行う（Ｓ８１７）。通信装置Ａは、Ｓ８０９で受信したルーティング情報に基づいて、例えば、通信装置Ｂにおいて通信装置Ａからの無線信号を最も強く又は所定電力以上で受信することができたタイミングに対応する送信用のビームパターンを設定しうる。なお、通信装置Ｃにおいても、通信装置Ａからの信号が届かなくなったことなどに基づいて通信装置Ａとの間の無線区間における障害が発生したと判定しうる（Ｓ８１８）。この場合、通信装置Ｃは、通信装置Ａは、例えば、次に優先順位が高い、通信装置Ｂを経由して基地局装置まで到達する中継伝送経路での通信を行うための設定を行う（Ｓ８１９）。通信装置Ｃは、Ｓ８１１で受信したルーティング情報に基づいて、例えば、通信装置Ｂからの無線信号を最も強く又は所定電力以上で受信することができた受信用のビームパターンを設定する。

そして、基地局装置から送信された無線信号は、通信装置Ａによって中継されて通信装置Ｂに到達し、その後、通信装置Ｂによる中継を経て通信装置Ｃに到達するようになる（Ｓ８２０～Ｓ８２２）。なお、通信装置Ｂは、例えば、Ｓ８２１において、通信装置Ａからの無線信号を所定電力以上で受信したことに応じて、通信経路の切り替えが発生したことを特定する。そして、通信装置Ｂは、電源をオフとしていた通信機能をオンとし、無線信号を通信装置Ａから受信して通信装置Ｃへ転送するような設定を行う。

以上のように、本実施形態では、制御装置が、各通信装置における無線信号の測定結果に基づいてルーティング情報を決定し、各通信装置がそのルーティング情報に基づいて、無線信号の中継設定を行うことにより、迅速に通信経路の切り替え等の制御を行うことが可能となる。

＜実施形態２＞
上述の実施形態１では、制御装置１２１が中継伝送経路の特定などの処理を集中的に行う場合の例について説明した。本実施形態では、制御装置１２１を用いない場合の例について説明する。

本実施形態では、例えば、各通信装置は、基地局装置等から受信した電波を、複数の送信用のビームパターンを切り替えながら転送する。ここで、通信装置は、電波を転送する際に、その電波が基地局装置から受信したものであること、及び、どのビームパターンでその電波を送出するかを示す情報を送出する。なお、この情報は、例えば、中継伝送とは別個の通信機能を用いて送出されうる。例えば、通信装置は、ＬＴＥや５Ｇなどにおける端末間通信（Ｄ２Ｄ通信）機能やセルラＶ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）通信機能を用いて、この情報を送出しうる。一例において、通信装置は、Ｄ２Ｄ通信機能を用いて、情報をブロードキャストしうる。そして、他の通信装置は、その情報を受信すると、転送された電波の検出処理を実行する。他の通信装置は、転送された電波を所定の電力以上で検出すると、その検出結果を示す情報を、電波の転送元の通信装置へ通知する。このとき、他の通信装置は、通信装置がどの送信用のビームパターンで電波を転送した際に、その電波を検出したかを示す情報を併せて通信装置へ通知しうる。なお、他の通信装置は、このときに、自装置が使用可能な複数の受信用のビームパターンを用いて、例えば最も強く又は所定電力以上で電波を検出することができた受信用のビームパターンを特定し、その特定したビームパターンを通信装置へ通知してもよい。なお、他の通信装置は、例えば、電波の受信タイミングに応じて送信用のビームパターンを特定することができる。

例えば、図９の例では、通信装置９０１は、複数のビームパターン（ビーム９１１～ビーム９１５）で、基地局装置から到来した電波を出力することができるものとする。このとき、通信装置９０１は、例えば第１の時間区間においてビーム９１１を用いて基地局装置から到来した電波を転送する場合、第１の時間区間とビーム９１１とを特定可能な情報と基地局装置から到来した電波を転送することを示す情報とを、例えばＤ２Ｄ通信機能を用いて、周囲の通信装置へ通知する。同様に、通信装置９０１は、例えばビーム９１２～ビーム９１５のそれぞれを用いて基地局装置から到来した電波を転送する場合、ビーム９１２～ビーム９１５のそれぞれについて電波を転送する時間区間を特定可能な情報と基地局装置から到来した電波を転送することを示す情報とを周囲の通信装置へ通知する。通信装置９０２及び通信装置９０３は、この情報を受信すると、第１の時間区間において、転送されてくる電波の検出処理を行う。このとき、通信装置９０２及び通信装置９０３は、所定電力以上で電波を検出できなかったものとする。この場合には、通信装置９０２及び通信装置９０３は、そのまま処理を終了する。続いて、通信装置９０２及び通信装置９０３は、例えば、第２の時間区間においてビーム９１２を用いて転送されてくる電波の検出処理を行う。ここで、通信装置９０２が、転送された電波を所定電力以上で検出できたものとする。この場合、通信装置９０２は、第２の時間区間において電波を検出することができたため、通信装置９０１がビーム９１２を用いて電波を転送することにより、通信装置９０２がその電波を十分な電力で受信することができると判定することができる。この場合、通信装置９０２は、通信装置９０１に対して、基地局装置から送出された電波が通信装置９０１のビーム９１２を介して通信装置９０２に届いたことを、例えばＤ２Ｄ通信機能を用いて通知しうる。これにより、通信装置９０１は、ビーム９１２を用いることにより、基地局装置、通信装置９０１、及び通信装置９０２の中継伝送経路を確立することができることを認識することができる。同様にして、通信装置９０３が、ビーム９１４を介して転送された電波を検出し、通信装置９０１に対して、基地局装置から送出された電波が通信装置９０１のビーム９１４を介して通信装置９０３に届いたことを通知する。これにより、通信装置９０１は、ビーム９１４を用いることにより、基地局装置、通信装置９０１、及び通信装置９０３の中継伝送経路を確立することができることを認識することができる。なお、通信装置９０２及び通信装置９０３は、さらに、電波の受信電力を示す情報を通信装置９０１へ通知しうる。

続いて、通信装置９０２及び通信装置９０３が、通信装置９０１から出力された電波を、使用可能な送信用のビームパターンのそれぞれで出力する。例えば、図９では、通信装置９０２が、第３の時間区間において、ビーム９２１を用いて電波を転送するものとする。このとき、通信装置９０２は、第３の時間区間とビーム９２１とを特定可能な情報と、電波が、基地局装置、通信装置９０１、及び通信装置９０２からなる中継伝送経路を介して送出されることを示す情報とを、例えばＤ２Ｄ通信機能を用いて、周囲の通信装置へ通知する。ここで、通信装置９０４が、転送された電波を所定電力以上で検出できたものとする。この場合、通信装置９０４は、第３の時間区間において電波を検出することができたため、通信装置９０２においてビーム９２１を用いて電波を転送することにより、通信装置９０４がその電波を十分な電力で受信することができると判定することができる。この場合、通信装置９０４は、基地局装置、通信装置９０１を介して通信装置９０２のビーム９２１を介して、電波が通信装置９０４に届いたことを、通信装置９０２へ通知しうる。通信装置９０２は、この通知を、通信装置９０１にも転送しうる。これにより、通信装置９０１、通信装置９０２、及び通信装置９０４は、通信装置９０１のビーム９１２及び通信装置９０２のビーム９２１を用いることにより、基地局装置、通信装置９０１、通信装置９０２、及び通信装置９０４の中継伝送経路を確立することができることを認識することができる。また、このときの電波の受信電力を示す情報が、通信装置９０１、通信装置９０２、及び通信装置９０４の間で共有されうる。これにより、各通信装置は、設定可能な中継伝送経路の情報を共有することができる。また、例えば、電波の受信電力が良好なほど優先順位が高くなるようにする等の優先順位を決定する所定のルールを共有することにより、中継伝送経路に関与する通信装置間で、優先順位の情報を共有することもできる。

図１０に、本実施形態の通信装置の機能構成例を示す。なお、ハードウェア構成例は、図５と同様である。情報通信部１００１は、例えば基地局装置の通信を中継する通信方式とは異なる通信方式で、他の装置との間で通信を行う。一例において、情報通信部１００１は、例えば、基地局装置から自装置までの経路を示す情報と、中継伝送経路の特定のために電波を出力することを示す情報を、Ｄ２Ｄ通信機能を用いてブロードキャスト又はグループキャスト送信する。また、情報通信部１００１は、他の装置からブロードキャスト又はグループキャスト送信された、基地局装置から他の装置までの経路を示す情報と、中継伝送経路の特定のために他の装置が電波を出力することを示す情報を受信する。検出部１００２は、他の装置から送出された電波を、受信した情報に基づいて検出する。なお、検出部１００２は、例えば、他の装置が、送信用のビームパターンを切り替えながら電波を出力した場合に、各ビームパターンで電波が出力された時間区間と、その電波を検出したタイミングとに基づいて、検出された電波がどのビームパターンで送出されたかを特定しうる。なお、ここでは、ビームパターンに付与されたインデクスが特定されれば足り、通信装置は、他の装置からどの方向に電波が送出されたかを認識する必要はない。情報通信部１００１は、例えば、他の装置からの電波を検出した場合に、その他の装置から通知された基地局装置からその他の装置までの経路に、他の装置から通信装置までの区間を加えた新たな経路を示す情報を、その他の装置へ通知する。なお、情報通信部１００１は、検出した電波の送出に他の装置が使用した送信用のビームパターンを検出部１００２が特定した場合、そのビームパターンを特定可能な情報を、新たな経路を示す情報に含めて、他の装置へ通知する。送出部１００３は、中継伝送経路の特定のために電波を送出する。送出部１００３は、基地局装置から自装置までの経路を示す情報と中継伝送経路の特定のために電波を出力することを示す情報が情報通信部１００１によって送出されたことに応じて、電波を出力しうる。また、送出部１００３は、複数の送信用のビームパターンを使用可能である場合、それらのビームパターンを時間で切り替えながら、電波を出力する。この場合、情報通信部１００１は、各ビームパターンを特定可能な情報（例えばインデクス）と、そのビームパターンで電波が送出される時間区間とを関連付けた情報を、中継伝送経路の特定のために電波を出力することを示す情報に含めて送出する。情報通信部１００１は、送出された電波を検出した他の装置から、基地局装置から通信装置までの経路に、通信装置からその他の装置までの区間を加えた新たな経路を示す情報を受信する。なお、情報通信部１００１は、新たな経路を示す情報から、自装置の送信用のビームパターンを特定可能な情報を取得してもよい。ルーティング制御部１００４は、例えば、検出部１００２によって他の装置からの電波を検出した場合に、基地局装置からその他の装置を介して通信装置に至る中継伝送経路の情報を、ルーティング情報として保持する。また、ルーティング制御部１００４は、例えば、送出部１００３によって電波を送出した結果、他の装置から基地局装置から通信装置を介して他の装置に至る新たな経路を示す情報を受信した場合も、その新たな経路の情報を、ルーティング情報として保持する。そして、ルーティング制御部１００４は、保持している情報に基づいて、通信に使用すべき経路を決定し、例えば、その経路に対応するビームパターンを使用するように設定を行う。なお、ルーティング制御部１００４は、例えば、各経路における無線品質等に基づいて、それぞれ優先順位を付してもよい。この場合、ルーティング制御部１００４は、優先順位の高いルーティング情報を優先的に用いて、中継用の設定を行う。また、ルーティング制御部１００４は、例えば、使用中の設定を用いた通信における無線品質が低下した場合などに、次に優先順位の高いルーティング情報を用いて設定を行い、中継伝送経路を切り替える。なお、各通信装置において使用されるべき送信用のビームパターンの情報が、無線信号内の物理層のヘッダなどに含められてもよく、ルーティング制御部１００４は、その情報に基づいて、無線信号ごとに使用するアンテナパターンを設定してもよい。なお、この場合、各経路の情報が基地局装置にも通知される。また、無線信号がどの通信装置まで転送されるべきかを示す情報がその無線信号の物理層のヘッダ等に含められてもよい。この場合、ルーティング制御部１００４は、例えば、自装置まで転送されるべきことを示す情報が含まれた無線信号を受信した場合に、その無線信号を中継しないように設定を行ってもよい。

図１１を用いて、本実施形態において実行される処理の流れの例について説明する。通信装置Ａが、例えば基地局装置が形成可能な複数のビームのうち、「ビーム１」で送信された電波を検出したものとする（Ｓ１１０１）。通信装置Ａは、そのビーム１の電波を中継すること、及び、その中継の際に自装置が使用する送信用のビームを特定可能な情報とそのビームを使用する時間区間の情報とを、例えばＤ２Ｄ通信機能を用いて周囲の他の通信装置へ通知する（Ｓ１１０２）。ここでは、通信装置Ａが、第１の時間区間においてビームＡ１を用いて、第２の時間区間においてビームＡ２を用いて、それぞれビーム１の電波を中継することが通知されたものとする。そして、通信装置Ａは、第１の時間区間においてビームＡ１を用いて、第２の時間区間においてビームＡ２を用いて、それぞれビーム１の電波を中継する（Ｓ１１０３、Ｓ１１０４）。通信装置Ｂは、例えば、第２の時間区間において電波を検出することができたものとする。この場合、通信装置Ｂは、基地局装置のビーム１から送出されて通信装置ＡのビームＡ２によって中継された電波を検出したこと、及び、その検出した際の電波の無線品質（例えば、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＮＲなど）を、通信装置Ａへ通知する（Ｓ１１０５）。これにより、通信装置Ａは、ビームＡ２を使用することにより、基地局装置、通信装置Ａ、及び、通信装置Ｂからなる中継伝送経路を形成することが可能であると認識することができる。

その後、通信装置Ｂが、通信装置Ａから受信した電波の中継を実行する。その際に、通信装置Ｂは、基地局装置からビーム１で送出されて通信装置ＡのビームＡ２を介して到来した電波を中継すること、及び、その中継の際に自装置が使用する送信用のビームを特定可能な情報とそのビームを使用する時間区間の情報とを、例えばＤ２Ｄ通信機能を用いて周囲の他の通信装置へ通知する（Ｓ１１０６）。ここでは、通信装置Ｂが、第３の時間区間においてビームＢ１を用いて、第４の時間区間においてビームＢ２を用いて、それぞれ通信装置Ａから到来した電波を中継することが通知されたものとする。そして、通信装置Ｂは、第３の時間区間においてビームＢ１を用いて、第４の時間区間においてビームＢ２を用いて、それぞれビーム１の電波を中継する（Ｓ１１０７、Ｓ１１０８）。通信装置Ｃは、例えば、第３の時間区間と第４の時間区間との両方において電波を検出することができたものとする。この場合、通信装置Ｃは、基地局装置のビーム１から送出されて、通信装置ＡのビームＡ２及び通信装置ＢのビームＢ１／ビームＢ２によって中継された電波を検出したこと、及び、その検出した際の電波の無線品質（例えば、ＲＳＲＰ、ＲＳＲＱ、ＳＮＲなど）を、通信装置Ｂへ通知する（Ｓ１１０９）。また、通信装置Ｂは、その通知された情報を、通信装置Ａへ転送する。これにより、通信装置Ａ及び通信装置Ｂは、通信装置ＡがビームＡ２を使用し、通信装置ＢがビームＢ１又はビームＢ２を使用することにより、基地局装置、通信装置Ａ、通信装置Ｂ、及び通信装置Ｃからなる中継伝送経路を形成することが可能であると認識することができる。

また、ビームＢ１が使用された際の無線品質と、ビームＢ２が使用された際の無線品質とがそれぞれ通知されることにより、いずれのビームを使用する中継伝送経路に対して高い優先順位を付与するかを決定することができる。なお、図１１の例では、通信装置Ａの送出した電波が通信装置Ｃに届かない例を示したが、この電波が通信装置Ｃに直接届いてもよい。その場合、通信装置Ｃは、通信装置ＢがＳ１１０５で実行した処理と同様の処理を実行しうる。そして、通信装置Ａは、例えば、通信装置Ｂを介する経路と、通信装置Ｂを介さない経路とのいずれを優先すべきかを、例えば通信装置Ｂと通信装置Ｃとからそれぞれ受信した無線品質の情報に基づいて決定することができる。

なお、上述の例では、通信装置Ａが基地局装置から受信した電波を増幅して出力し、通信装置Ｂ等が、通信装置Ａから到来した電波を増幅して出力する場合の例について説明したが、これに限られない。例えば、測定用の専用の期間が設けられる場合、各通信装置が出力する電波は、その通信装置において生成された測定用の電波であってもよい。この場合、例えば通信装置Ａは、測定用の期間外において、基地局装置から送出された電波（例えば、ＳＳＢや参照信号）を受信することができている。このため、通信装置Ａは、基地局装置との直接通信経路が存在することを示す情報と、自装置が形成可能なビームを示す情報とそのビームで電波を出力する期間の情報を、例えばＤ２Ｄ通信によって周囲の他の通信装置へ送信する。その後の処理は、上述の例と同様である。

以上のようにして、本実施形態では、制御装置を介さずに、複数の通信装置間で中継伝送経路の情報を共有することができる。これにより、実施形態１において制御装置の制御の下で設定された中継伝送経路を、通信装置による処理によって制御装置を介さずに設定することが可能となる。

以上のようにして、上述の各実施形態によれば、レイヤ１の中継伝送を伴うメッシュネットワークの高度かつ効率的な制御が可能となる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Claims (13)

1. 制御装置であって、
   （１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得する取得手段と、
   （１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知する通知手段と、
   前記通信装置から前記第１のビームの方向に前記第１の他の装置が位置することに基づいて、当該第１の他の装置から送出された無線信号が前記通信装置に直接届くことを特定する特定手段と、
   を有することを特徴とする制御装置。
2. 制御装置であって、
   （１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得する取得手段と、
   （１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知する通知手段と、
   前記通信装置から前記第２のビームの方向に前記第２の他の装置が位置することに基づいて、当該通信装置から送出された無線信号が前記第２の他の装置に直接届くことを特定する特定手段と、
   を有することを特徴とする制御装置。
3. 前記中継伝送経路は、前記第１の他の装置が第３の他の装置から受信した無線信号を前記通信装置へ転送する経路を含み、
   前記取得手段は、前記第１のビームの情報に加えて、前記通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、前記第３の他の装置から送出されて前記第１の他の装置による中継を介さずに当該電波を検出した際に使用された第３のビームの情報を取得し、
   前記通知手段は、前記第３のビームを使用することを示す情報を、前記第３の他の装置から前記第１の他の装置を介さずに前記通信装置に到達する第２の中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記通知手段は、前記第１のビームが用いられた場合と前記第３のビームが用いられた場合とのそれぞれにおいて受信された電波の無線品質に基づいて、前記中継伝送経路と前記第２の中継伝送経路とのいずれを優先して使用すべきかを示す優先順位を前記通信装置へ通知する、ことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記中継伝送経路は、前記第２の他の装置が前記通信装置から受信した無線信号を第３の他の装置へ転送する経路を含み、
   前記取得手段は、前記第２のビームの情報に加えて、前記第３の他の装置へ電波を中継することができる第４の他の装置が、前記通信装置から送出された電波を検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第３のビームの情報を取得し、
   前記通知手段は、前記第３のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置から前記第２の他の装置を介さずに前記第３の他の装置へ到達する第２の中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
6. 前記通知手段は、前記第２のビームが用いられた場合に前記第２の他の装置において受信された電波の無線品質と前記第３のビームが用いられた場合に前記第４の他の装置において受信された電波の無線品質とに基づいて、前記中継伝送経路と前記第２の中継伝送経路とのいずれを優先して使用すべきかを示す優先順位を前記通信装置へ通知する、ことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記通信装置から前記第１のビームの方向に前記第１の他の装置が位置することに基づいて、当該第１の他の装置から送出された無線信号が前記通信装置に直接届くことを特定する特定手段をさらに有する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
8. 前記第１の他の装置は基地局装置から送出された電波を前記通信装置へ転送し、
   前記特定手段は、前記第１の他の装置に前記基地局装置から送出された電波が到達するまでの時間差と、前記通信装置に前記基地局装置から送出された電波が到達するまでの時間差とにさらに基づいて、当該第１の他の装置から送出された無線信号が前記通信装置に直接届くことを特定する、ことを特徴とする請求項１又は７に記載の制御装置。
9. 前記通信装置は基地局装置から送出された電波を前記第２の他の装置へ転送し、
   前記特定手段は、前記通信装置に前記基地局装置から送出された電波が到達するまでの時間差と、前記第２の他の装置に前記基地局装置から送出された電波が到達するまでの時間差とにさらに基づいて、当該通信装置から送出された無線信号が前記第２の他の装置に直接届くことを特定する、ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
10. 制御装置によって実行される制御方法であって、
    （１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得することと、
    （１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知することと、
    前記通信装置から前記第１のビームの方向に前記第１の他の装置が位置することに基づいて、当該第１の他の装置から送出された無線信号が前記通信装置に直接届くことを特定することと、
    を含むことを特徴とする制御方法。
11. 制御装置によって実行される制御方法であって、
    （１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得することと、
    （１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知することと、
    前記通信装置から前記第２のビームの方向に前記第２の他の装置が位置することに基づいて、当該通信装置から送出された無線信号が前記第２の他の装置に直接届くことを特定することと、
    を含むことを特徴とする制御方法。
12. 制御装置に備えられたコンピュータに、
    （１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得させ、
    （１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知させ、
    前記通信装置から前記第１のビームの方向に前記第１の他の装置が位置することに基づいて、当該第１の他の装置から送出された無線信号が前記通信装置に直接届くことを特定させる、
    ためのプログラム。
13. 制御装置に備えられたコンピュータに、
    （１）通信装置が信号を受信するために使用可能な複数のビームのうち、第１の他の装置から送出された電波を前記通信装置が検出した際に使用された第１のビームの情報と、（２）前記通信装置が送出した電波を第２の他の装置が検出することができた際に前記通信装置によって使用された、前記通信装置が信号を送出するために使用可能な複数のビームのうちの第２のビームの情報と、の少なくともいずれかを取得させ、
    （１）前記第１のビームの情報が取得された場合に、前記第１の他の装置からの無線信号の受信のために前記第１のビームを使用することを示す情報と、（２）前記第２のビームの情報が取得された場合に、無線信号を前記第２の他の装置へ送信するために前記第２のビームを使用することを示す情報を、前記通信装置が前記第１の他の装置から受信した無線信号を前記第２の他の装置へ転送することを含んだ中継伝送経路の情報として、前記通信装置へ通知させ、
    前記通信装置から前記第２のビームの方向に前記第２の他の装置が位置することに基づいて、当該通信装置から送出された無線信号が前記第２の他の装置に直接届くことを特定させる、
    ためのプログラム。

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