WO2007091738A1

WO2007091738A1 - 通信端末、通信方法および通信システム

Info

Publication number: WO2007091738A1
Application number: PCT/JP2007/052805
Authority: WO
Inventors: Keigo Hasegawa; Takeo Fujii
Original assignee: National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2007-08-16
Also published as: JP4790734B2; JPWO2007091738A1

Abstract

端末Aの制御部A-11は、DIFS時間およびバックオフ時間の間、受信電力監視部A-8に周囲の電力を監視させて、キャリアセンスを行う。DIFS時間およびバックオフ時間が終了したら、データパケットのIDを付加したRequestパケットをブロードキャストする。Requestパケットを受信した端末は、Requestパケットに付加しているデータパケットのIDを見て、未受信のデータパケットであれば、reply信号を送信する。端末Aが受信するreply信号の受信電力が閾値を越えた場合、制御部A-11はデータパケットをブロードキャストする。これにより、アドホックネットワークにおけるブロードキャストにおいて、無駄な送信の削減をし、端末がブロードキャストをしたデータパケットが確実かつ短時間で効率よく受信する通信端末、通信方法および通信システムを提供できる。

Description

明細書通信端末、通信方法および通信システム技術分野

本発明は、ァドホックネットワークにおいてブロードキャスト通信を行う通信端末、通信方法および通信システムに関する。背景技術

近年、集中制御局を必要とせず自律分散的に形成されるァドホックネットワークが注目を集めている。ァドホックネットワークは移動端末だけで構成することが可能であるため、柔軟性に優れており

、現在多く用いられているセルラ通信や無線 L AN、今後急速な発展が予想される I T S ( I n t e l 1 i g e n t T r a n s p o r t S y s t e m s : 高度道路交通システム）など様々なネットワークに対応することでシームレスな通信を実現でき、これまでサ一ビスの提供が困難であった場所でも手軽に情報を得ることができるようになると考えられている。災害時において基地局などのインフラが被害を受けた際、緊急の通信網として、端末間の通信のみですむァドホックネットワークは有用であると考えられる。

'アドホ.ックネットワークでは、送信元（ソース）となる端末と直接通信を行うことができない端末は、マルチホップ通信により他の端末が中継を行うことで情報の受信を可能とする。しかしアドホックネットワークは、インフラが無いために、送信開始時間を制御するアクセス制御が難しいことや、近隣の端末ゃ受信する端末の正確な位置情報を特定するルート制御が困難といつた技術的課題が挙げられる。

. そこで、基本的な通信方法として、まずは自端末の通信可能領域内にある全端末にデータを送信するブロードキャストを行う手法がある。このブロードキャストはルーティングゃ全端末への情報配信を行う場合に利用され、そのデタ転送をフラッデイングと呼ぶ。フラッデイングは、ブロードキャストバケツトを受信した端末が、必ず 1回リブロードキャストを行うことで全端末にブロードキヤ

■ ストバケツトを行きわたらせる手法である。しかし、単純にブロードキャストバケツトを受信した端末が全て、バケツトをリブロードキャストしてしまうと、トラヒックが急増して、バケツトが衝突する確率が増え、全体のデータ伝送が滞ってしまう（ブロードキャストストーム問題）。

よって、最小のブロードキャスト数で全ての端末にデータを送信することが課題となる。

ブロードキャストストーム問題を解決するために、従来の技術では、確率的に中継を行うか行わないかを決定する手法、中継を行う前に同じデータバケツトを一定回数以上重複して受け取った場合は中継を中止する手法、端末間の距離を既知と仮定し、データパケットを受け取った端末との距離が一定以上ならば中継、それ以下ならば中止.するという手法、 G P Sを使って、データバケツトを受け取った端末との位置関係を調べ、自身のブロードキャストによってブロードキャストの範囲が一定面積以上に拡大できるならば中継する手法、あらかじめァドホックネットワーク内にクラスタと呼ばれる小さなネットワークを複数構成しておき、クラスタ内の特定の端末だけがブロードキャストを行う手法が提案されている（ Y u —

C h e e T s e n g Ϊ S z e — Y a o N i ， Y u h - S h y a n C h e n , a n d J a n g — P i n g S h e u，

T h e B r o a d c a s t S t o r m P r o b 1 e m i n a M o b i 1 e A d H o c N e t w o r k , " P r o c e e d i n g s o f t h e 5 t h a n n u a 1

A C M/ I E E E i n t e r n a t i o n a 1 c o n f e r e n c e o n M o b i 1 e c o m p u t i n g a n d n e t w o r k i n g ， w a s h i n g t o n ， U n i t e d

S t a t e s P P • 1 5 1 - 1 6 2 , 1 9 9 9 , 参照） o しかし、上記手法では、重複中継数は減少するものの確実に全端に ·>- 末デ一タを届けるとができない可能性が生じてしまう。

ところで、ァドホックネットワークにおける M A Cプロトコルの主な類として、 c S MA / C A方式（ C a r r i e r S e n s e M u 1 t i i e A c c e s s w i t h C o 1 1 i s i o n A v o i d a n c e ：衝突回避機能付き:搬送波感知多重ァクセス方式 ) と R T S / C T S方式 ( R e q u e s t t o S e n d / C 1 e a r t o S e n d ) カある（ L A N M A N S t a n d a r d c o m m 1 t t e e o I t h e I E E E

C o m P u t e r S ο c l e t y , I n f o r m a t i o n t e c h n o 1 o g y - u n i c a t i o n s a n d i n f o r m a t i o n e x c h a n g e b e t w e e n s y s t e m s — L o c a l a n d m e t r o p o l i t a n a r e a n e t w o r k s— S e c i f i c r e q u i r e m e n t s— P a r t 1 1 ： W i r e 1 e s s L AN M e d i u m A c c e s s C o n t r o l (MA C ) a n d P h y s i c a l L a y e r ( P H Y ) S p e c i f i c a t i o n s , " AN S I / I E E E S t a n d a r d 8 0 2. 1 1 — 1 9 9 9 ( R 2 0 0 3 ) , J u n. e 2 0 0 3. 参照）。

C S MA/ C A方式とは、同一チャネルに複数の端末が通信をする際の競合を回避する手法である。動作例を図 1 8 に示す。バケツトの送信を試みる端末 A、 Bは、まずチャネルが使用中であるビジ • 一から使用中でないアイドルに代わった後、 D I F S (D i s t r i b u t e d I n t e r F r a m e S p a c e :分散制御用フレーム間隔）の時間をおいて、他端末のチャネルの使用状況をセンスする (キャリアセンス）。チャネルが空き状態であれば、端末 A、 Bは乱数によりコンテンションウィンドウ ( C W) を設定する。一方、もしチャネルが使用中であれば、チャネルが空くまで待ち、 'チャネルが空き状態になった後、再度 D I F S時間の時間をおく。その後、前述のチャネルが空き状態だった場合と同様に端末 A、 Bは乱数により CWを設定する。

この C Wは、端末が同時にバケツトを送信することによるバケツトの衝突を低減させるために用いられる。この CWは通常端末毎に乱数により確率的に大きさが与えられ、その C Wに一定時間（ S 1 o t T.i m e ) を掛けたバックオフ時間の間送信を待機して、端末同士の衝突の確率を下げるようにしている。

チャネルが空いている間、端末のバックオフ時間は一定時間（ S 1 o t T i m e ) 毎に減少（カウントダウン）する。このカウントダウンにより、 C Wの大きさが 0になった端末が送信権を持つこととなる。図 1 8 において、もし端末 Aのバックオフ時間が 0にならない間に端末 Bのバックオフ時間が 0 になって、端末 Bがパケットを送信しチャネルが使用中になると、再び端末 Aは待機状態となり、端末 Bのバケツト送信が終了すると、端末 Aは、アイドル状態になった後、 D I F Sの期間が経過するまで、バックオフ時間をそのまま保持する。 D I F S経過後、再度力ゥントダウンを開始し、端末 Aのバックオフ時間が 0になったとき、端末 Aはパケットの送信を開始する。ここで、もし複数の端末（端末 A、端末 C ) のバックオフ時間が同時に 0になると、衝突が発生する。そして、衝突を起こしてバケツトの送信ができなかった端末は、新たにバックオフ時間を設定することで再度の送信機会をうかがう。

この方式では、送信端末の通信範囲外に端末があった場合、その端末が送信端末からの通信を知らずに^信してしまい、パケットが衝突してしまう隠れ端末問題が生じてしまう。

R T S /C T S方式とは、ュニキャスト通信において、特定の受信端末へのデータ送信が可能か確認をしてデータを送信する手法である。図 1 9 に動作例を示す。送信端末 Aが受信端末 Bに R T S (送信要求）メッセージを送る。受信端末 Bが R T Sメッセージを受信し、データの受信が可能であれば、送信端末 Aへ C T S (受信準備完了）メッセージを返す。 C T Sメッセージを受信した送信端末 Aは受.信端末 Bへデータを送信する。 .

通信に関与しない端末 C、 Dが R T Sまたは C T Sを受信した場合は、通信に関与しないので送信を控える。この通信を控えるフラグとなるものが NAVであり、この NAVが設定されている場合は、当該端末は送信禁止状態となる。 .

し力し、 R T S / C T S方式はュニキヤスト通信を想定しているため、ブロードキャストでこの方式を行うと、 C T Sメッセージを受ける際に、同時に複数の端末から C T Sメッセージが返されることになり、 C T Sメッセージが衝突してしまう。

よって、ブロードキャストにおいても、 R T S / C T S方式のようにバケツトの送信が可能かどうか確認をし、かつ C S M A/ C A 方式でキャリアセンスをして他端末から送信されたバケツトとの褸 ϊ突を防ぐシステムが必要とされる。発明の開示

アドホックネットワークを用いてバケツトをブロードキャストする際、受信可能なエリア内の端末密度が高い場合などは、既にェリア内の多くの端末がそのバケツトを受信しているにも関わらず、バケツトを受信した端末がリブロードキャストを行ってしまい、冗長な通信が頻繁に発生して通信リソースを浪費してしまう。また、トラヒックの増加に伴うデータの衝突や、他の通信との競合が増加し、スループットを更に下げることとなる。

'この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、ァドホックネットワークにおけるブロードキャストにおいて、無駄な送信の削減をし、端末がブロードキャストをしたデータバケツトが確実かつ短時間で効率よく受信する通信端末、通信方法および通信システムを提供することを目的としている。発明の概要

.本発明は以下を要旨とする。

1 . ブロードキャストによりデータバケツトのマルチホップ通信を行う通信端末において、

端末 I D情報およびデータバケツトの I D情報を含む R e q u e s tノケットと、

制御信号（典型的には受信電力）である r e p 1 y信号とを有し

第 1 の R e q u e s tパケットを受信する R e q u e s t受信手段と、

前記 R e q u e s t受信手段で受信した、前記第 1 の R e q u e s' tバケツトが有するデータパケットの I D情報から、前記データバケツトを既に受信しているか否かの判断を行う判断手段と、前記判断手段により、前記データバケツトを受信していない場合、前記第 1 の R e q u e s tパケット内のデータパケットの I D情報を記録し r e p 1 y信号を送信する r e 1 y送信手段と、前記で e p 1 y送信手段により送信した前記 r e p 1 y信号に基づいてブロードキャストされた前記データバケツトを受信するデータバケツト受信手段と、前記データバケツト受信手段で前記データバケツトを受信した後、任意に設定された検出時間内で周囲の通信状況を検出する検出手段と、

前記検.出手段により前記検出時間内で周囲に通信があることを検出しなかった場合、第 2の R e q u e s tパケットをブロードキヤストする R e q u e s t送信手段と、前記 R e q u e s t送信手段でブロードキャストレた前 ϊβ第 2 の R e q u e s tパケットに応答する r e p 1 y信号を受信する Γ· e 1 y受信手段と、

前記 e 1 y受信手段により受信した前記 r e p 1 y信号が所定の閾値を越えた場合、前記データバケツトをブロードキャストするデータバケツト送信手段と、

を特徴とする通信端末。

2 . 前記判断手段により、前記データバケツトを受信していた場合、前記 R e q u e s t送信手段で送信された R e q u e s tパケットを破棄する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の通信端末。

3 . 前記検出時間は乱数によって設定する、

こ'とを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の通信端末。

4 . 前記検出手段により検出時間内で周囲に通信があること検出した場合、前記検出時間を一時停止して送信を待機する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項の何れかに記載の通信端末。

5 . 受信したデータパケットの S N Rを検知するデータバケツト S N R検知手段を更に有し、

前記データバケツト S N R検知手段により受信したデータパケットの S N Rが設定した閾値より小さければ、前記検出時間を短く成るべく設定する、

ことを特.徴とする請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の通信末。

6 .送信したデータバケツトの回数を計測する送信回数計測手段を更に有し、

前記送信回数計測手段で計測したデータバケツトの回数が一定回数より多ければ、前記検出時間を短く成るべく設定する、ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の通信端末。

7. 前記各端末のうち 2つの端末がダイバーシチ送信における 2つのアンテナとして機能することを特徴とする通信システム。

8. パケットの衝突を通知する緊急信号送信手段を更に有し、前記 R e q. u e s tバケツト受信手段またはデータバケツト受信手段で R e q u e s tバケツトまたはデータバケツトを受信する際に、バケツトが衝突して受信できなかった場合、前記緊急信号送信手段により緊急信号を送信する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項の何れかに記載の通 1B端末。

9. 受信した R e q u e s tバケツトが有するデータバケツトの I D情報が、既に有しているデータバケツトの I D情報と同一の場合に S N Rを検知する R e q u e s tバケツト S N R検知手段を更に有し、

前記 R e q u e s tパケット S N R検知手段により受信した、既に有しているデータバケツトの I D情報と同一のデータバケツトの I D情報を有する R e q u e s tバケツトの S N Rが設定した閾値より大きい場合、前記検出時間を長く設定する、

こと.を特徴とする請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の通信端末。

1 0. ブロードキャストによりデータバケツトのマルチホップ通信を行う通信方法において、 ' 端末が、端末 I D情報およびデータパケットの I D情報を含む R e q u e s tパケットと、制御信号である r e 1 y信号とを有し第 1 の R e q u e s tバケツトを受信する R e q u e s t受信ステップと、

前記第 1 の R e q u e s tバケツトが有するデータバケツトの I D情報から、前記データバケツトを既に受信しているか否かの判断を行うステップと、

前記データパケットを受信していない場合、前記第 1 の R e q u e s tパケット内のデータパケットの I D情報を記録し r e 1 y信号を送信するステツプと、

送信した前記 r e p 1 y信号に基づいてブロードキャストされた前記データパケットを受信するステップと、

前記データパケットを受信した後、任意に設定された検出時間内で周囲の通信状況を検出するステップと、

前記検出時間内で周囲に通信があることを検出しなかった場合、第 2の R e q u e s t ノヽ⁰ケットをブロードキャストするステップと、

ブロードキャストした前記第 2の R e q u e s tパケットに応答する r e p 1 y 1e号を受信するステツプと、

¾ ί¾ した肓 U記 r e 1 y信号が所定の閾値を越えた場合、刖記ァ一タノヽ⁰ケ.ットをブ口ードキャストするステップと、

を特徴とする通信方法。

1- 1 . データバケツトをブロードキャスト送信するアドホック 'マルチホップ通信システムにおいて、 · データバケツトを保有している端末は、当該データパケットの受信を必要している端末が周囲に存在しているかを確認するための R e q u e s tバケツトを所定の優先順位で（所定待ち時間が経過した後に）送信し、

前記 R e q u e s tバケツトを受信した端末は、既に前記データパケットを受信しているときは応答しないが、未だ前記データパケットを受信していないときは当該デ一タパケットの受信を必要としていることを意味する r e p 1 y信号を送信し、

前記 R e q u e s tパケットを送信した前記端末は、一定電力以 ' 上の前記 r e p 1 y信号を受信したときにのみ、前記データバケツトをブロードキャストする

ことを特徴とする通信システム。

1 2 . 前記各端末は、前記データバケツトを受け取った場合において、前記データパケットを送信した端末との距離を判断する機能（装置）を備え、前記距離が遠いほど前記待ち時間を短く成るべく設定する、

ことを特徴とする特許請求の範囲第 1 1項に記載の通信システム。 1 3 . 前記各端末が、他の端末が送信する前記 R e q u e s tパケットの電力をモニタする装置（機能）を備えた請求の範囲第 2項に記載のァドホック · マルチホップ通信システムであって、

前記データバケツトを保有している前記各端末は、他の端末が送信た前記. R e q u e s tパケットの電力の大きさが大きいときは前記待ち時間を長く成るべく設定し、他の端末が送信た前記 R e q u e s tパケットの大きさが小さいときは前記待ち時間を短く成るベく設定する、

- とを特徴とする特許請求の範囲第 1 1項また第 1 2項に記載の通信システム。

1 4 . 前記各端末は、前記データバケツトの送信回数を累積して記憶し

記累積した送信回数が多いときに前記待ち時間を短く成るベ

< 定し、

刖記累積した送信回数が少ないときに前記待ち時間を長く成るベ <設定する、

とを特徴とする特許請求の範囲第 1 1項から第 1 3項に記載の通信システム。

1 5 . 前記各端末のうち 2つの端末がダイバーシチ送信における 2 つのアンテナとして機能することを特徴とする通信.システム。

R e q u e s tパケットを送信した端末と、他の端末とが強調してダィバーシチ送信を行ったときは、当他の端末は R e q u e s tパケットを送信しないようにできる。

1 6 . 前記各端末は、複数の前記 R e q u e s tパケットを同時受信したときは、前記で e 1 y信号を送信せずに、 r e 1 y信号に割り当てられている時間と重複しないように、 R e q u e s tパケクトの再送要求を送信し、

記 R e q u e s tバケツトの再送要求を受信した前記端末は、

R e q u e s tノヽ。ケットを再送する、

とを特.徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の通信システム。

1 7 . 前記各端末は、複数の前記 R e q e s tバケツトを同時受信したときは、 r e 1 y信号を送信せずに、再送要求を前記 r e 1 y信号とは符号分割された系列で送信する、

ことを特徴とする請求の範囲 1 1項に記載の通信システム。

図面の簡単な説明

図 1 本発明の一実施形態に係る通信端末の概略構成を示すブ口ック図である。

図 2 同上の実施形態における端末 s o u r e c e， A〜Dの空間配置図である。

'図 3 同上の実施形態における、データバケツトを受信する動作を示すフローチヤ一トである 0

図 4 同上の実施形態における、データバケツトを受信する動作を示すタイムチヤ一トである o

図 5 同上の実施形態における、データパケットを中継送信するときの端末 Aの動作を示すフチャートである。

図 6 同上の実施形態における、データパケットを中継送信するときの端末 Aの動作を示すタィムチヤ一トである。

図 7 同上の実施形態における、データパケットを中継送信するときの端末 Bの動作を示すタィムチヤ一トである。

図 8 計算機シミュレーシ a ンによる C S M A / C Aでの端末配置及び動作例である。

図 9 計算機シミュレーシ 3 ンによる本発明での端末配置及び動作例で.ある。

図 1 0 計算機シミュレ一シンによる（ a ) ノヽ。ケット生存時間とパケット遅延、（ b ) パケ V トの到達率、（ c ) データ送信率を示すグラフである。

図 1 1 受信 β Ν Ι による送信優先制御を行う際の概要を示す図である。

図 1 2 受信 S N Rによる送信優先制御の動作を示すフローチヤートである。

図 1 3 協調ダイバーシチ送信を行う際の（ a ) 端末配置図、（ b ) タイムチャートである。

図 1 4 R e q u e s tパケット重複通知を行う際の概要を示す図である。

図 1 5 R e q u e s tパケット重複通知を行う際の、（ a ) ス口.ット分割方式、（ b ) 符号分割方式のタイムチャートである。図 1 6 R e q u e s tパケット受信 S N Rによる CW延長の概要を示す図である。

図 1 7 本発明の通信システムにおける基本動作の説明図である。

図 1 8 従来の. C S MAZ C A方式による通信方法の概要を示す図である。

図 1 9 従来の R T S /C T S方式による通信方法の概要を示す図である。発明の効果

請求の範囲第 1から 9項に記載のの通信端末、請求の範囲第 1 0 項に記載.の通信方法、請求の範囲第 1 1項から第 1 6項に記載の通信システムによれば、無駄な送信の削減をし、トラヒックを減らし、結果としてスループットを向上させることができる。具体的には、（ 1 ) に記載の通信端末によれば、 R e q u e s t ノヽ⁰ケットをブロードキャストし、該 R e q u e s tバケツトに応答る r e 1 y信号が所定の閾値を超えた場合、データバケツトをブロードキャストする。よって、無駄なブロードキャストを削減することができ、帯域の占有時間や消費電力も少なくすることができる。また、周囲の通信状況を検出するので、通信範囲内に複数の端末が配置されていても、データバケツトが衝突することなく、確実に送信される。

また、ネットワーク範囲内での通信においては、無駄なデータパケットの送信がないため、短時間でネットワーク内の全端末にデータパケットを送信することができる。

( 2 ) に記載の通信端末によれば、 R e q u e s tパケットの受信において、端末がデータバケツトを受信していた場合に該 R e q e s tパケットを破棄するので、無駄なデータパケットの送信を削減することができる。

( 3 ) に記載の通信端末のによれば、検出時間を乱数によって設定するので、自端末からの R e q u e s tバケツトが他の端末からの R e q u e s tパケットと衝突する確率を下げることができる。

( 4 ) に記載の通信端末によれば、検出時間を一時停止して送信を待機するので、次回の R e q u e s tパケット送信において、検出時間の終了を早めることができ、他の端末からの R e q u e s t ハ:ケットと衝突する確率を下げることができる。

( 5 ) に記載の通信端末によれば、受信したデータバケツトの S N Rが小さい端末に対して、検出時間を短く成るべく設定するので、より遠くの端末へデータパケットを優先的に送信することができ、短時間でより広範囲にデ"タパケットを送信することができる。

( 6 ) に記載の通信端末によれば、データパケットの送信回数が多い端末に対して、データバケツトの中継に貢献し、該端末へ送信すれば確実にデータパケットを他の端末へ中継するみなす。該端末に対して検出時間を短く成るべく設定するので、短時間でより確実かつ広範囲にデータバケツトを送信することができる。

( 7 ) に記載の通信端末によれば、同じデータパケットの I D情報を付加した R e q u e s tバケツトを保持し、 r e 1 y信号を受信した複数の端末で、協調ダイバーシチ送信を行うので、ダイバーシチ利得を得てより確実にデータパケットを送信することができる。

( 8 ) に記載の通信端末によれば、パケットが衝突しても、衝突を通知する緊急信号を送信するので、誤ってパケットが送信済みとなり、周囲の端末へパケットが届かなくなることが無く、確実にパケットをブロードキャストすることができる。

( 9 ) に記載の通信端末によれば、既に有しているデータバケツトの I D情報と同一のデータパケットの I D情報を有す R e q u e s tパケットの S N Rが、設定した閾値より大きい場合、検出時間を長く設定するので、 S N Rの小さい、より遠い端末が優先的にデータバケツトを送信することができ、データバケツトをより遠くへ送信することができる。

( 1 0 ) に記載の通信方法によれば、 R e q u e s tパケットをブロードキャストし、該 R _{e q} u _e s t ノヽ。ケットに応答する r e p

1 ' y信号が所定の閾値を超えた場合、データパケットを送信する。よって、無駄なブロードキャストを削減することができ、帯域の占有時間や消費電力も少なくすることができる。また、周囲の通信状況を検出するので、通信範囲内に複数の端末が配置されていても、データパケットが衝突することなく、確実に送信される。

また、ネットワーク範囲内での通信においては、無駄なデータパケットの送信がないため、短時間でネットワーク内の全端末にデータパケットを送信することができる。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図 1 は、本発明の一実施形態に係る通信端末 1 0 0の構成図である。なお通信端末 1 0 0は、図 2において後述する端末 s o u r e c e，端末 A〜Dの構成と同様である。

1 1 は制御部であり、装置全体の制御を司る。

1 は無線受信部であり、入力された信号を無線周波数からベースバンド信号に変換し、入力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換（A/D変換）して制御部 1 1へ送る。

2は無線送信部であり、制御部 1 1から送られたデジタル信号をアナログ信号に変換（DZA変換）した後、信号を無線周波数に変換する。

3は変調 ·符号化部であり、送信するデータのデータ系列を符号化し、さらに変調を行う。 4は復調，復号部であり、変調、符号化された受信信号を元のデータ系列に戻す。

5はメモリであり、送信しょうとするパ.ケットの I D、受信したバケツトの I Dを記録する。また、データ系列の記録も行う。 D I F. S時間や S I F S ( S h o r t I n t e r F r a m e S p a c e ：短フレーム間隔）時間の設定値も記憶している。なお、 D I F S時間と S I F S時間は、 I E E E 8 0 2. 1 1 において規定されている固定値である。

6 は CW (コンテンションウィンドウ）設定部であり、 C S MA ZC A方式における、衝突を回避するための CWを乱数によって設定する。

.7はタイマーであり、バケツトを送信するまでの D I F S時間、 S I F S時間、バックオフ時間を計測する。

8 は受信電力監視部であり、 C S MAZC A方式におけるキヤリアセンス時、後に述べる r e 1 y信号の受信において、受信電力の監視をおこなう。

9 は R e q u e s t / r e 1 y記憶部であり、 R e q u e s t ノヽ。ケットおよび r e p 1 y信号を格納するとともに、ブロードキヤストを行うための手続きがどこまで完了したかを記録する。また、データバケツトの送信を決定する r e p i y信号の受信電力の閾値を設定し格納する。この閾値は、あらかじめ決められた端末の通信可能範囲において、通信可能な最大距離での 1端末からの受信電力を計算することで設定する。

1 0は優先度判定部であり、受信 S N R ( S i g n a 1 一 t o _ N o i s e P o w e r R a t i o ) を推定する。

1 2はアンテナであり、データバケツト等の信号を送受信,する。 1 3はサーキユラ一であり、アンテナ 1 2で受信したパケットを無線受信部 1へ送る。また、無線送信部 2.から送られたバケツトをアンテナ 1 2へ送る。

〔実施例 1〕図 2は端末 s o u r e c e ， A ~Dの空間配置図である。端末 s o u r e c e , 端末 A〜Dの構成は、通信端末 1 0 0 の構成と同様である。ここで、端末 A， B , Cは、端末 s o u r e c e の送信可能範囲内に配置しているため、端末 s o u r e c e から送信されたデータパケットを受信することができるものとする。また、端末 D は、端末 s o u r e c e の送信可能範囲外であり、端末 Aの送信可能範囲内に配置しているため、端末 Dは端末 s 0 u r e c e から送されたデータパケットを受信することができないが、端末 Aから送信されたデータバケツトは受信することができるものとする。

次に、上記構成の端末 1 0 0の動作について説明する。以降、端末 Aの構成について、「無線受信部 A _ l 」， ■ ■ ■ ，「アンテナ A— 1 2」、というように表記する。

まず、端末 s o u r e c e の送信可能範囲にある端末 A， B , C が、端末 s o u r e c eからデータバケツト Xを受信する際の動作につレヽて、図 3のフローおよび図 4のタイムチヤートを参照にして説明する。ここでは簡略のために、端末 Aについてのみ説明するが、端末 B , Cも同様の動作を行う。

端末 Aの無線受信部 A _ l は、端末 s o u r e c eかちブロードキャストされた R e q u e s tバケツトを受信する (ステップ S 1 0 1 ) 。この R e q u e s t ノ、。ケットには、この後端末 s o u r e c e から送信されるデータバケツトの I D情報、端末 s o u r e c e の I D情報、現在のホップ数等が含まれている。制御部 A— 1 1は R e .q u e s tパケットを復調 '復号部 A— 4で復調を行った後、メモリ A— 5に記憶されている、既に受信したデータバケツトの I D と、 R e q u e s tノヽ。ケットに含まれているデータノヽ。ケットの I D との比較を行う。 ' ' もし既に端末 Aが受信していたデータバケツトであれば（ステツプ S 1 0 3 で「 N o」）、制御部 A— 1 1 はこの R e q u e s t パケットを破棄する（ステップ S 1 0 5 ) 。

端末 Aが受信していないデータパケットであれば（ステップ S 1 0 3で「Y e s」）、制御部 A— 1 1 は、受信した R e q u e s t パケットに付加しているデータバケツト Xの I Dを、メモリ A— 5 に記録する（ステップ S 1 0 7 ) 。そして制御部 A— 1 1 は、メモリ A— 5力、ら S I F Sの設定時間をタイマー. A— 7に転送し、 S I F Sの時間の計測をスタートさせる。制御部 A— 1 1 は、 S I F S 時間の間受信電力監視部 A _ 8 に周囲の電力を監視させて、キヤリアセンスを行う (ステップ S 1 0 9 , ステップ S 1 1 1 で Γ N o J ) 。

S I F S時間終了後（ステップ S 1 1 1 で「 Y e s」）、'制御部 A - 1 1 は R e q u e s t / τ e l y記'慮部 A— 9力、ら r e p 1 y信号を呼び出し、変調■符号化部 A— 3で変調を行って無線送信部 A— 2を介して送信する（ステップ S 1 1 3 ) 。ここでで e p 1 y信号は一例としてパルス信号を用いることが可能であり、他の信号と衝突した場合でも受信側では電力の増加による r e 1 y 信号の検知が可能である。ここで、パルス信号の変わりに拡散信号もしくは通常の変調信号を利用してもよい。

そして、端末 Aは端末 s o u r e c e からブロードキャストされるデータバケツト Xを受信する（ステップ S 1 1 5 ) 。

次に、端末 A , B， Cが端末 s o u r e c eから受信したデータバケツト Xを中継送信するときの動作について、図 5 のフローおよび図 6のタイムチャートを参照にして説明する。ここ'でも、図 3 , 図 4において説明したと同様、簡略のために、端末 Aについてのみ説明するが、端末 B , Cも同様の動作を行う。

まず、制御部 A— 1 1 は、 C W設定部 A— 6に C Wを設定させる (ステップ S 1 ) 。次に制御部 A— 1 1 は、メモリ A— 5力ら D I F Sの設定時間をタイマー A— 7に転送し、 D I F S時間の計測をスタートさせる。制御部 A— 1 1 は、 D I F S時間の間送信を待機し、受信電力監視部 A— 8 に周囲の電力を監視させて、キャリアセンスを行う (ステップ S 3 ) 。

D I F S時間終了後、制御部 A— 1 1 は、ステップ S 1で設定した C Wに基づいて、タイマー A— 7でバックオフ時間の計測をスタートさせる。制御部 A— 1 1は、バックオフ時間の間受信電力監視部 A— 8 に周囲の電力を監視させて、キャリアセンスを行う（ステップ S 5 ) 。

もし、バックオフ時間の間、端末 Aの周囲で送受信を行っていることを示す電力を検知した場合は（ステップ S 7で「Y e s j ) 、バックオフ時間を一時停止し（ステップ S 9 ) 、次回の送信まで待機する。

バックオフ時間が終了したら（ステップ S 1 1 「 Y e s」）、制御部 A— 1 1 はメモリ A— 5からこの後送信する予定のデータパケット Xの I Dを呼び出し、 R e q u e s t / r e 1 y記憶部 A — 9から呼び出した R e q u e s t ノ、。ケットに付加する。そして、変調 '符号化部 A— 3で変調を行って、無線送信部 A— 2を介してアンテナ A— 1 2からデータパケットの I Dを付加した R e q u e s tパケットをブロードキャストする（ステップ S I 3 ) 。そして制御部 A— 1 1 は、 R e q u e s t / r e 1 y記憶部 A— 9 に R e q u e s tバケツトが送信完了したことを記録する（ステツプ S 1 5 ) 。

制御部 A— 1 1は、 R e q u e s tパケットを送信すると同時に、メモリ A— 5から S I F Sの設定時間をタイマー A— 7に転送し、 S I F S時間の計測をスタートさせる。 S I F S時間経過後、端末 Aは r e 1 y信号を受信するための待機時間が必要となる。制御部 A— 1 1 は、 S I F S時間 + r. e p 1 y信号受信待機時間の間送信を待機し、受信電力監視部 A— 8に周囲の電力を監視させて、 r e p 1 y信号受信のための信号の監視を行う（ステップ S 1 7 ) 。 r e p 1 y信号受信待機時間は、 r e p 1 y信号を送信した端末と R e q u e s tパケットを送信した端末との間の電波伝搬時間な'どを考慮したマージンとなる。

端末 Aは、ステップ S 1 7で S I F S時間 + r e 1 y信号受信待機時間の間送信を待機している間、周辺端末から受信する r e p 1 y信号の電力を受信電力監視部 A— 8で監視する（ステップ S 1 9 ) 。 S I F S時間 + r e p 1 y信号受信待機時間が終了するまでに、 r e 1 y信号の受信電力が R e q u e s t / r e 1 y記憶部 A— 9 に記憶された r e p 1 y信号の受信電力の閾値を越えた場合（ステップ S 1 9 で「 Y e s」）、制御部 A— 1 1 は R e q u e s t /■ r e 1 y ci'慮部 A— 9に、直肓 u【こ送 1§ した R e q u e s tパケットの情報を記録する（ステップ S 2 1 ) 。そして、データバケツド Xを送信するために、タイマー A.— 7に S I F S時間の計測を再スタートさせ、受信電力管理部 A— 8 にキヤリアセンスを行わせる（ステップ S 2 3 ) 。受信する r e 1 y信号の受信電力が、 R e q u e 's t / r e p 1 y記憶部 A — 9に記憶されている閾値を超えず S I F S時間 + r e 1 y信号受信待機時間が終了した場合（ステップ S 1 9で「 N o」）、端末 Aの送信可能範囲にある端末からは r e 1 y信号が送信されなかった、すなわち端末 Aの送信可能範囲にはデータパケット Xを持たない端末が存在しないとみなすことができるので、データバケツト Xを送信せず処理を終了する。これにより、データバケツトの無駄なブロードキャストを削減するこ.とができる。

ステップ S 2 3での S I F S時間が終了したら（ステップ S 2 5 で「 Y e s 」 ) 、制御部 A— 1 1 はメモリ A— 5からデータバケツト Xを読み出し、変調 · 符号化部 A _ 3で変調を行う。そして無線送信部 A _ 2 を介してアンテナ A— 1 2からデータバケツト Xをブロードキャストする (ステップ S 2 7 ) 。

なお、.ステップ S 1 7〜 S 2 5 までの時間（ S I F S時間 X 2 + r e 1 y信号受信待機時間）は、 D I F S時間よりも短く成るベく設定している。 ·

ここで、端末 Aに着目する。図 2において、端末 Aの送信可能範囲には、端末 s o u r e c e , B , C， Dが配置しており、端末 A から送信されたバケツトを受信することができる。

端末 Aが端末 B、 Cより先にバックオフ時間を終了すると（ステップ S 1 1で Γ Y _e s J ) 、端末 Aはデータパケット Xの I Dを付加した R e q u e s tパケットをブロードキャストする（ステップ S 1 3 ) ·。

.端末 Dについては、端末 Aの送信可能範面にあるので、 R e q u e s tバケツトの受信以降、上述したステップ S 1 0 1 〜 1 1 5 の動作を行う。端末 Dはまだデータパケット Xを受信していないので (ステップ S 1 0 3で「Y e s」）、 r e p 1 y信号を送信することになる（ステップ S 1 1 3 ) 。端末 Aはこの r e p l y信号を受信して、データパケット Xをブロードキャストする (ステップ S 2 7 ) 。

一方、端末 B， Cは、既にデータパケット Xを受信している（ステツプ S 1 0 3で「N o」）ので、端末 A力、らの R e q u e s tパケットを受信しても、 r e p 1 y信号を送信せず R e q u e s tパケットを破棄する（ステップ S I 0 5 ) 。

次に端末 Bに着目する。端末 Bは端末 Aが先にバックオフ時間を終了し通信を始めたため（ステップ S 7で「 Y e s 」）、ノックオフ時間を一時停止して待機している（ステップ S 9 ) 。端末 Aがデ一タパケットの送信を終了したところで、端末 Bは D I F S時間待機した後、一時停止していたバックオフ時間を再スタートしキヤリアセンスを行う（ステップ S 5 ) 。端末 Bが周辺端末における電力を検知せず（ステップ S 7で「 N o」）、バックオフ時間を終了すると (ステップ S 1 1で「Y e s 」）、 R e q u e s tパケットをブロードキャストする (ステップ S 1 3 ) 。しかし、端末 Bの送信可能範囲には、既にデータバケツト Xを保持している端末 s o u r e c e、 A， D し力、なく、端末 s o u r e c e、 A、 Dは r e p l y信号を送信しない。そのため、端末 Bはデータバケツトのプロ一ドキャストを行わないことになる。図 7にタイムチャートを示す。端末 C.についても同様である。

よって、各端末は無駄なデータバケツトのブロードキャストを防ぐことができる。なお、データパケットを中継する端末 A， B , Cはステップ S 1 〜 S 2 7 の手順を行うが、端末 s o u r e c e については、データパケットの送信元であるので、ステップ S 1〜 S 2 5 の手順を行わず、いきなりデータバケツトを送信してもよいし、ステップ S 1〜 S 2 5 の手順を行つでもよい。

計算機シミュレーションによる検討結果を以下に示す。図 8に通常の全ての端末がリブロードキャストを行うフラッディングの動作例、図 9に本発明の動作例を示す。シミュレーションは、簡単のため A C K等による再送手続きを行わず、端末は 1 0個、配置は格子状とする。実線は送受信を行う端末同士であり、点線は通信範囲にあるが直接通信は行わない端末同士である。

図 1 0 ( a ) はネットワーク内の端末数における、パケットの生存時間と、バケツト遅延時間を示す図である。バケツトの生存時間とは、送信元 ( s o u r c e とする）に呼が発生してから、ネットワーク内のすべての端末の中継手続きが終了するまでの時間である。また、バケツト遅延時間は、 s o u r c eがデータバケツトを送信してからすべての端末にデータバケツトが受信完了するまでの時間である。

図 1 0 ( a ) より、本発明の手法では、フラッデイングより短時間でネットワーク内の端末にデータパケットが到達することがわかる。

図 1 0 ( b ) はパケットの到達率を示す。パケットの到達率は次式で示す。

( 1 )

図 1 0 ( b ) より、本発明の手法による到達率の劣化がないこと力 Sわ力る。

図 1 0 ( c ) はデータ送信を行う確率を示す。データ送信率は次式で示す。ァ一タ送 fe* フネ "一ッタト迗ワ信ーをク行内のっ全た端端末末数数 _ν x_1Λη . f_D\

儀 ■ (2) 図 1 0 ( c ) より、本発明の手法が、フラッデイングよりもデータ.送信を行った端末数が少なく、無駄なデータ送信が少ないことがわかる。 .

上記実施例に追加して、より効率のよいデータバケツト中継方法を以下に記載する。

( 1 ) 受信 S N R基準による優先制御

図 1 1 に示すように、データパケットを送信した端末と受信した端末の距離が離れているほど、受信した端末が次にデータパケットを中継する際に、より広い範囲にわたって送信を行うことができる。そこで、受信 S N R ( S i g n a l — t o — N o i s e P o w e r R a t i o ) が小さい端末ほど、データパケットを送信する端末との距離が離れているとみなし、受信 S N Rが小さい端末に対して CWの乱数の範囲 [CWm i n , C Wm a x ] を小さくし、バックオフ時間の終了を早める設定をすることで優先的に中継送信させてもよい。

動作例.のフローチャートを図 1 2に示す。端末 Zの元々の CWの乱数の範囲は、 [ CWm i n , C Wm a x ] = [ 0 , 6 3 ] とする。端末 Yよりデータパケットを受信した (ステップ S 2 0 1 ) 端末 Zは、データバケツトより S N R値を優先度判定部 1 Όで推定する (ステップ S 2 0 3 ) 。 S N Rの値が 1 3 d Bより大きければ（ステツプ S 2 0 5 ) 、端末 Zは端末 Υ·に近い位置にあるとみなされるので、 CWの乱数の範囲を [ CWm i n , C W m a x ] = [ 0 , 1 2 7 ] と大きくする（ステップ S 2 1 1 ) 。

S N Rの値が 1 0 d B以下であれば（ステップ S 2 0 5 ) 、端末 Zは端末 Yより遠い位置にあるとみなされるので、 C Wの乱数の範囲を [ CWm i n , CWm a x ] = [ 0， 3 1 ] と小さくする（ステツプ S 2 0 7 ) 。

S N Rの値が 1 0 d Bより大きく 1 3 d B以下であれば（ステツプ S 2 0 5 ) 、端末 Yの CWの乱数の範囲は変更せず [ CWm i n ， CWm a x ] = [ 0 , 6 3 ] にする（ステップ S 2 0 9 ) 。

これにより、より遠くにある端末に優先的にデータバケツトを送信することで、短時間でより広範囲にデータパケットをブロードキャストできることなる。

なお、ここで示した S N Rの具体的な値は環境や通信方式によつて大きく異なるものであり、その環境に適した値を設定するものであり、ここで示したものが全てではない。

( 2 ) ルーティング

.複数のデータバケツトを次々と受信して中継する場合、端末がデ一タパケットを中継送信する回数を記録する。中継送信する回数が多いほどデータバケツトの中継に貢献しているものとして、 C Wの乱数の範囲を小さくしてもよい。

( 3 ) 協調ダイバーシチ

端末 s o u r e c eから送信されたデータバケツトを端末 A、 B が受信し、端末 Aが端末 Dにデータバケツトを中継送信する際、端末 Aと端末 Bが協調ダイバーシチ送信を行ってもよい。図 1 3 ( a ) に端末配置図、（ b ) にタイムチャートを示す。データパケットを中継送信する端末 Aが R e q u e s tパケットをブロードキヤストすると、端末 Dがその R e q u e s tパケトを受信する他に、端末 Aの送信可能範囲内にある端末 B もその R e q u e s tパケットを受信する。端末 Dが r e p 1 y信号を送信すると、端末 Aだけではなく端末 Bも受信することができる。端末 Bはその直前に送信された端末 Aからの R e q u e s tバケツトに含まれているデ一タパケットの I Dから、端末 Aが端末 Bも保持しているデータパケットを送信しょうとしていることが判るので、端末 Aとともにデータパケットを協調ダイバーシチ送信する。なお、ここでの協調ダィバーシチ送信には S T B C ( S p a c e T i m e B l o c k C o d e ) を用いる。

( 4 ) R e q u e s t ノヽ⁰ケット重複通知

図 1 4において、データパケットを中継する端末 A , Bが R e q u e s tパケットを送信する際に、 CW設定がたまたま同じになりノックオフ時間が同に終了してしまった場合、 R e q u e s tパケットが衝突してしまう。その結果、周辺の端末 C、 D、 Eが r e p 1 y信号を送信することができない。これを解決するために、端末 C、 D、 Eはパケット重複通知および再送要求を端末 A、 Bに送信する。具体的な方法として、スロット分割方式と符号分割方式がある。 .

図 1 5 ( a ) にスロット分割方式のタイムチャートを示す。端末 Aと端末 Bがブロードキャストした R e q u e s tパケットが端末 Cにおいて衝突した場合、端末 Cは、 S I F S時間'、あらかじめ設定された r e p 1 y送信時間、 S I F S時間をおいて、 e m e r _§' 6 11 0 ₇信号を端末、 Bに送信する。端末 A， Bは、 D I F S 時間をおいた後に、 C Wを再設定し、パックオフ時間が終了した端末 B力ら R e q u e s tパケットを再送信する。

図 1 5 ( b ) に符号分割方式のタイムチャートを示す。端末 Aと端末 Bがブロードキャストした R e q u e s tパケットが端末 C において衝突した場合、端末 Cは、 S I F S時間をおいた後、あらかじめ設定された r e p 1 y信号送信時間に e m e r g e n c y 信号を、異なる符号化をして端末 A、 Bに送信する。ここでは e m e r g e n c y i¾号を C DMA方式で (目する。 e m e r g e n c _y信号を異なる符号で送信することで、もし端末 D、 Eから端末 A , Bへ r e p 1 y信号を送信したとしても、その符号により双方の信号が分離可能なため、 e m e r g e n c y信号のみを取り出すことが可能であり、端末 A、 Bが双方とも送信完了となってしまうことを避けることができる。

これらの方式を採用することで、 e m e r g e n c y信号を受信した端末 A、 Β·は R e q u e s tバケツト重複のため、 r e 1 y 信号の返信が無かったためにデータバケツト送信済みと誤判断してしまうことを防ぐことが可能であり、再度 r e q u e s tバケツトを送信することで確実な通信を行うことができる。

( 5 ) R e q u e s tパケット受信 S N Rによる CW延長キヤリ.アセンス中に、同一のデータバケツト I Dを付加している他端末からの R e q u e s tバケツトを高い S N Rで受信した場合、自端末の近隣でデータバケツトの送信が行われると考えられる W ため、その直後にバックオフ時間が終了しデータパケットを送信することは効果的といえない。そこで、一定の S N R以上で受信した近隣の端末は C Wを増加させパックオフ時間を延長する。

図 1 6において、端末 A〜Fは同一のデータバケツトを保持しており、それぞれパックオフ時間経過後に R e q u e s tバケツトを送信する状態である。受信 S N Rの閾値を 1 5 d B とする。

端末 Dが先にバックオフ時間を経過し、 R e q u e s tバケツトをブロードキャストすると、端末 A、 B、 C、 Eは S N R = 1 5 d Bで受信する。よって、端末 A、 B、 C、 Eは C Wを 1 0増加させ、バックオフ時間を延長する。

一方、端末 Fの受信 S N Rは 1 0 d Bである。よって C Wはそのままである。

これにより、データバケツトを送信した近傍の端末からの R e q u e s tパケットの送信が遅れるため、遠方の端末が先にデータパケットを送信する権利を得る可能性が高くなる。

以下、本発明の通信システム（アドホック · マルチホップ通信システム）について説明する。

図 1 7は、本発明の通信端末の処理を示すフローチヤ一トであるこの通信システムでは、既に述べたようにデータバケツトをブ口ードキャスト送信する。ここで、データパケットを保有している端末は、 R e q u e s tパケットを、長さに重み付けがされている待ち.時間が経過した後に送信する（この送信もブロードキャストされる。 S 2 1 0 ) 。 R e q u e s tパケットは、当該データパケットの受信を必要している端末が周囲に存在しているかを確認するためのデジタル信号である。 '

R e q u e s tバケツトを受信した端末は、既にデータバケツトを受信しているときは応答しないが、未だデータパケットを受信していないときは r e p 1 y信号を送信する。 r e p 1 y信号は、当該データバケツトの受信を必要としていることを意味する電力信号である。言い換えると、 r e p 1 y信号は、デジタル信号ではなく、有るか無いかを意味する信号である。

R e q u e s tバケツトを送信した端末は、一定電力以上の r e 1 y信号を受信したときにのみ、データパケットをブロードキヤストする。

図 1 の通信システムでは各端末は、データバケツトを送信した端末との距離を判断する機能（装置）を備えることができる。図 8 においてすでに説明したように、本実施例では、各端末は、データパケットを受け取った場合において、距離が遠いほど確率的に短くなる'ような（短く成るべく）待ち時間を設定する。また、図 1 の通信システムでは各端末は、他の端末が送信する R e q u e s tパケットの電力をモニタする装置（機能）を備えたることができる。データパケットを保有している各端末は、他の端末が送信した R e q u e s tパケットの大きさが大きいときは確率的に長くなるような待ち時間を.設定し、他の端末が送信た R e q u e s tパケットの大きさが小さいときは確率的に短くなるような待ち時間を設定することができる。

さらに.、図 1 の通信システムでは各端末は、図 1 6 において説明したように、データパケットの通信単位ごとに、端末として役立つたか否かを判断する装置（機能）を備えることができる。各端末は、ブロードキャストをしたときは判断の指標を増加させ、しなかつたときは減少させる。

そして、判断の指標が高いときに確率的に短くなるような（短く成るべく）待ち時間を設定し、判断の指標が低いときに確率的に長くなるような待ち時間を設定することができる。

図 1 の通信システムでは、図 1 3 において説明したように、端末のうち 2つの端末がダイバーシチ送信における 2つのアンテナとして機能するように構成できる。この場合、 R e q u e s t ノ、。ケットを送信した端末と、他の端末とが強調してダイバーシチ送信を行つたときは、当該他の端末は R e q u e s tバケツトを送信しない図 1 の通信システムでは、図 1 5 において説明したように（図 1 5の上段）、各端末は、複数の R e q u e s tパケットを同時受信したときは、 r e p 1 y信号を送信せずに、当該で e p 1 y信号に割り当てられている期間が経過した後に、 R e q u e s t ノ、。ケットの再送要求を各端末に送信するように構成できる。この場合には、 R e q u e s tパケットの再送要求を受信した各端末は、 R e q u e s tパケットを再送する。

また、図 1 5において説明したように（図 1 5の下段）、各端末は、複数の R e q u e s tバケツトを同時受信したときは、 r e p 1 y信号を送信せずに、 R e q u e s t パケットの再送要求を各端末に送信するように構成できる。この場合には、 R e q u e s tパケットの.再送要求を受信した各端末は、当該再送要求を R e q u e s tパケットとは符号分割された系列で送信する。産業上の利用可能性

以上説明したように、本実施形態によれば、マルチホップ通信においてデータバケツトをブロードキャストする際に、 R T S Z C T S方式のようなブロードキャストを行う。 C S M A Z C A方式を用いてキャリアセンスを行いバケツトの競合を回避し、 R e q. u e s tパケットをブロードキャストし、 r e 1 y信号との交換を行い、データパケットを送信する。これにより、冗長なブロードキャスト'を削減し、短時間でより効率よく遠方まで送信できる。

災害時など、ァドホックネットワークを用いて緊急情報を含むデータをブロードキャスト送信する場合であっても、本発明を用いれば各端末がデータバケツトを確実に効率よく受信することができ、重要な情報の送受信や安否確認などを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

Claims

請求の範囲

1 . ブロードキャストによりデータパケットのマルチホップ通信を行う通信端末において、

端末 I D情報およびデータパケットの I D情報を含む R e q u e s t ノベケットと、

制御信号である r e 1 y信号とを有し、

第 1 の R e q u e s tバケツトを受信する R e q u e s t受信手段と、

'前記 R e q u e s t受信手段で受信した、前記第 1 の R e q e s tバケツトが有するデータバケツトの I D情報から、前記データパケットを既に受信しているか否かの判断を行う判断手段と、前記判断手段により、前記データパケットを受信していない場合

、前記第 1の R e q u e s tパケット内のデータパケットの I D情報を記録し r e 1 y信号を送信する r e 1 y送信手段と、前記 r e p l y送信手段により送信した前記 r e p l y信号に基づいてブロードキャストされた前記データパケットを受信するデータバケツト受信手段と、前記データバケツト受信手段で前記データパケットを受信した後、任意に設定された検出時間内で周囲の通信状況を検出する検出手段と、

前記検出手段により前記検出時間内で周囲に通信があることを検出しなかった場合、第 2の R e q XI e s tパケットをブロードキャストす.る R e q u e s t送信手段と、

前記 R e q u e s t送信手段でブロードキャストした前記第 2 の R e q u e s tパケットに応答する r e υ 1 y信号を受信する r e p l y受信手段と、 ·

前記で e 1 y受信手段により受信した前記 r e 1 y信号が所定の閾値を越えた場合、前記データパケットをブロードキャストするデータバケツト送信手段と、

を特徴とする通信端末。

2 . 前記判断手段により、前記データバケツトを受信していた場合、前記 R e q u e s t送信手段で送信された R e q u e s tノヽ。ケットを破棄する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の通信端末。

3. . 前記検出時間は乱数によって設定する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の通信端末。

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項の何れか.に記載の通末。

5 . 受信したデータバケツトの S N Rを検知するデータパケット S N R検知手段を更に有し、

前記データパケット S N R検知手段により受信したデータパケットの S N Rが設定した閾値より小さければ、前記検出時間を短く成るべく設定する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の通 Ί§端末。

6 . 送信レたデータパケットの回数を計測.する送信回数計測手段を更に有し、

前記送信回数計測手段で計測したデータバケツトの回数が一定回.数より多ければ、前記検出時間を短く成るべく設定する、ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の通信端末。

7. 複数の端末で同じデータパケットの I D情報を付加した R e q u e s tバケツトを保持し、該複数の端末が r e 1 y信号を受信した場合に、協調ダイパーシチ送信を行う、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 4項の何れかに記載の通信端末。

8. パケットの衝突を通知する緊急信号送信手段を更に有し、前記 R e q u e s tバケツト受信手段またはデータパケット受信手段で R e q u e s tパケットまたはデータバケツトを受信する際に、バケツトが衝突して受信できなかった場合、前記緊急信号送信手段により緊急信号を送信する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項の何れかに記載の通 ί¾ 末。

9. 受信した R e q u e s tパケットが有するデータパケットの I D情報が、既に有しているデータバケツトの I D情報と同一の場合に S N Rを検知する R e q u e s tバケツト S N R検知手段を更に有し、

前記 R e q u e s tパケット S N R検知手段により受信した、既に有しているデータバケツトの I D情報と同一のデータバケツトの I D情報を有する R e a u e s tバケツトの S N Rが設定した閾値より.大きい場合、前記検出時間を長く設定する、

1 0 . ブロードキャストによりデータバケツトのマルチホップ通信を.行う通信方法において、

端末が、端末 I D情報およびデータバケツトの I D情報を含む R e q u e s tパケッ卜と、制御信号である r e p 1 y信号とを有し r-

0 ヽ

第 1 の R e q u e S tパケットを受信する R e q u e s t受信ステップとヽ

刖記第 1 の R e q U e s tパケットが有するデータパケットの

I D情報から、刖記デ —タパケットを既に受信しているか否かの判0 断を行うステップと

刖己ァータパケッ卜を受信していない場合、前記第 1 の R e q u

Θ · S t ノ^ケクト内のテ一タパケットの I D情報を記録し r e p 1 y信号を送信するステップと、

送信した前 π己 r e P 1 y信号に基づいてブロードキャストされ5 た ¾記ァータパケッ卜を受信するステップと、

刖己ァータパケッ卜を受信した後、任意に設定された検出時間内で周囲の通信状況を検出するステップと、

前記検出時間内で周囲に通信があることを検出しなかった場合、第 2の R e u e s tバケツトをブロードキャストするステップ0 と、

ブロードキャストした前記第 2の R e q u e s tバケツトに応

^する r e P 1 y信号を受信するステツプと、

受信し.た id r e P 1 y信号が所定の閾値を越えた場合、前記デ一タノケッ hをプロ一ドキャストするステップと、

5 を特徴とする通 1s方法 o

1 1 . データバケツトをプロードキャスト送信するアドホック ■マルチホップ通信システムにおいて、

データバケツトを保有している端末は、当該データパケットの受信を必要している端末が周囲に存在しているかを確認するための R e q u e s tバケツトを所定の優先順位で送信し、

前記 R e q u e s tバケツトを受信した端末は、既に前記データバケツトを受信しているときは応答しないが、未だ前記データパケットを受信していないときは当該データバケツトの受信を必要としていることを意味する r e p 1 y信号を送信し、

前記 R e q u e s tバケツトを送信した前記端末は、一定電力以上の前記 r e p 1 y信号を受信したときにのみ、前記データバケツトをプロードキャストする

ことを特徴とす.る通信システム。

ことを特徴とする特許請求の範囲第 1 1項に記載の通信システム。

1 3 . 前記各端末が、他の端末が送信する前記 R e q u e s tパケットの電力をモニタする装置（機能）を備えた請求の範囲第 2項に記載のァドホック ■ マルチホップ通信システムであって、

前記データバケツトを保有している前記各端末は、他の端末が送信た前記. R e q u e s tバケツトの電力の大きさが大きいときは前記待ち時間を長く成るべく設定し、他の端末が送信た前記 R e q u e s tバケツトの大きさが小さいときは前記待ち時間を短く成るべく設定する、

ことを特徴とする特許請求の範囲第 1 1項また第 1 2項に記載の通信システム。

1 4 . 前記各端末は、前記データバケツトの送信回数を累積して記 ¾しヽ

前記累積した送信回数が多いときに前記待ち時間を短く成るベ < 1χ し、

前記累積した送信回数が少ないときに前記待ち時間を長く成るベく設定する、

ことを特徴とする特許請求の範囲第 1 1項から第 1 3項に記載の通信システム。

1 5 . 前記端末のうち 2つの端末がダイバーシチ送信における 2つのアンテナとして機能することを特徴とする通信システム。

R e q u e s tバケツトを送信した端末と、他の端末とが強調してダイバーシチ送信を行ったときは、当該他の端末は R e q u e s tバケツトを送信しないようにできる。

1 6 . 前記各端末は、複数の R e q u e s tバケツトまたはデータバケツトを同時受信したときは、前記 r e p 1 y信号を送信せずに、 r e p 1 y信号に割り当てられている時間と重複しないように、 R e q u e s tバケツトの再送要求を送信し、

前記 R e q u e s tバケツトの再送要求を受信した前記端末は、 R e q u e s tバケツトを再送する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の通信システム。

1 . 前記各端末は、複数の前記 R e q u e s tパケットまたはデ —'タパケットを同時受信したときは、 r e p 1 y信号を送信せずに、当該 _e i

y信号に割りて ,

ケットの再送要求を _{r e p} 】れている時 _{S t}パ請求の第 u 記載の ; なる符号送信すること