WO2010044187A1

WO2010044187A1 - 通信端末及び通信方法

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Publication number: WO2010044187A1
Application number: PCT/JP2009/004552
Authority: WO
Inventors: 松下陽介; 藤原ゆうき; 本間秀樹; 森田直樹
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2010-04-22
Also published as: EP2337270A4; US8427957B2; EP2337270A1; US20100290393A1; CN101897153B; JPWO2010044187A1; CN101897153A; EP2337270B1; JP5449183B2

Abstract

　電力線を用いたアドホックネットワークにおいて、制御パケットの送信に消費される帯域を低く抑えたままで、最も状態の良い経路を確保する通信端末を提供する。アドホックネットワークを構成する通信端末は、経路作成パケットをデータ送信開始時にブロードキャスト送信することにより、複数の経路候補を取得し、その経路候補に対して所定期間毎に、経路推定パケットをユニキャスト送信することにより、最も状態の良い経路を取得する。

Description

通信端末及び通信方法

　本発明は、アドホックな通信システムにおいて、システムを構成する端末間の経路情報を作成する通信端末及び通信方法に関する。

　近年、無線ＬＡＮやＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の分野では、通信システムの大型化に伴い、１つの基地局がシステム全体を管理する態様ではなく、システムを構成する各端末が他の端末の中継を行うことにより、通信範囲を拡大するアドホックネットワークが採用されている。

　アドホックネットワークの場合、どの端末を中継して所望の最終宛先に通信パケットを送信するかを示す通信経路を作成する必要がある。通信経路を作成する方式には、プロアクティブ方式（例えば、非特許文献１，２を参照）と、リアクディブ方式（例えば、非特許文献３，４を参照）とが存在する。

　プロアクティブ方式は、システム内の各端末が、定期的に経路作成パケットをブロードキャストにて送信しあう。システム内の各端末は、他端末から受信した経路作成パケットに自端末の宛先情報を記載して、さらに他の端末に転送する。そして、システム内の各端末は、受信した経路作成パケットに含まれる複数の端末の宛先情報に基づいて、経路を作成する。プロアクティブ方式では、通信パケットの送信とは無関係に事前に経路作成が行われるため、通信パケットの送信時の負荷が少ないという利点がある。一方、プロアクティブ方式では、通信パケットの送信の有無に関わらず、経路作成パケットを送信するため、通信網に占める経路作成パケットの量が大きく、システム全体とすれば負荷が大きいという欠点がある。

　リアクティブ方式は、システム内の端末が、通信を行うときにだけ、その通信に先だって、経路作成パケットをブロードキャストにて送信して、所望の最終宛先までの経路を確認するものである。リアクティブ方式では、必要なときにだけ経路作成パケットを送信するため、その分通信網に占める経路作成パケットの量は小さく、システム全体の負荷は小さいという利点がある。一方、通信パケットの送信に先立って毎回に経路作成を行う必要があり、通信パケットの送信時の負荷が大きいという利点がある。

　上記プロアクティブ方式及びリアクティブ方式の利点及び欠点を勘案して、一般には、通信頻度の多い通信システムではプロアクティブ方式が採用され、通信頻度の少ない通信システムではリアクティブ方式が採用される傾向にある。

特開２００７－２２１５６８号公報

リクエスト・フォー・コメント（ＲＥＱＵＥＳＴ　ＦＯＲ　ＣＯＭＭＥＮＴ）　３６２６：オプティマイズ・リンク・ステート・ルーチング・プロトコル（Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　Ｌｉｎｋ　Ｓｔａｔｅ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　（ＯＬＳＲ））リクエスト・フォー・コメント（ＲＥＱＵＥＳＴ　ＦＯＲ　ＣＯＭＭＥＮＴ）　３６８４：トポロジー・ディセミネーション・ベースド・オン・リザーブ・フォワーディング（Ｔｏｐｏｌｏｇｙ　Ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｒｅｖｅｒｓｅ－Ｐａｔｈ　Ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ　（ＴＢＲＰＦ））リクエスト・フォー・コメント（ＲＥＱＵＥＳＴ　ＦＯＲ　ＣＯＭＭＥＮＴ）　３５６１：アド・フォック・オンデマンド・ディスタンス・ベクター・ルーチング（Ａｄ　ｈｏｃ　Ｏｎ－Ｄｅｍａｎｄ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　（ＡＯＤＶ）　Ｒｏｕｔｉｎｇ）リクエスト・フォー・コメント（ＲＥＱＵＥＳＴ　ＦＯＲ　ＣＯＭＭＥＮＴ）　４７２８：ザ・ダイナミック・ソース・ルーチング・プロトコル・フォー・モバイル・アド・フォック・ネットワークス・フォー・アイピーブイ４（Ｔｈｅ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　（ＤＳＲ）　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ａｄ　Ｈｏｃ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｆｏｒ　ＩＰｖ４）

　しかし、上記従来の技術では、以下のような問題があった。すなわち、無線通信において、通信端末が停止した状態で、通信相手との間で同一の経路を継続使用して通信する場合は、現在使用している経路を障害物が遮らない限り、通信量は比較的安定している。一方、通信端末が移動して、現在使用している経路を構成する中継端末との距離が離れるに従って、現在使用している経路の通信量は徐々に低下する（図３５Ａ参照）。そのため、通信端末は、通信量が所定の閾値ｆ₁を下回ると、通信相手に対して経路作成パケットを送信して、経路を再構成し、再構成した経路に切り替える。このようにして、通信端末は、通信の中断を回避している。

　しかし、ＰＬＣを用いた場合、ＰＬＣに接続されている他の端末の使用状況によって、帯域の状況が大きく変動する。例えば、掃除機のスイッチをＯＮにした途端に通信が中断することがある（図３５Ｂ参照）。このように、ＰＬＣを用いた場合は、無線通信を用いた場合と異なって、通信の中断を事前に予測して経路を再構成することができないという問題がある。

　このような問題に対しては、通信端末は、予め代替経路を用意しておき、本経路の状態が正常通信に必要な所定の要件を下回った場合に、予め用意した代替経路に切替える技術がある（例えば、特許文献１）。

　しかし、特許文献１の技術では、代替経路がその切替えのタイミングで、正常通信に必要な所定の要件を満たすか否かはわからないという問題がある。そのため、通信端末は、予め用意した代替経路がその切替えのタイミングで、正常通信に必要な所定の要件を満たさない場合には、通信の継続が困難になる。

　さらに、特許文献１の技術を改良して、通信の中断を回避するために、所定周期毎に経路作成パケットをブロードキャストにて送信して、通信の中断に備えて代替経路を再構成しておくことが考えられる。

　しかし、ＰＬＣを用いた場合、無線通信のように通信量が徐々に低下するのではなく、突然通信が中断するので、通信の中断を予め予測できない。そのため、通信の中断が発生しない場合には、経路作成パケットを無駄にブロードキャストして、経路作成パケットに有限な帯域が無駄に使用されるという問題がある。また、通信の中断を予め予測できないため、経路作成パケットを送信する所定周期があまりに長いと、通信の中断から通信の再開までの時間が長くなるという問題がある。一方で、経路作成パケットを送信する所定周期を短くすると、通信の中断が発生しないまでも、無駄に経路作成パケットをブロードキャストして、無駄な経路作成パケットにより有限な帯域が大幅に占有されるという問題がある。

　そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、現在使用している経路の通信量が瞬時に通信の継続ができなくなる程に減少した場合でも、経路作成パケット等の制御パケットに帯域を無駄に占有させることなく、通信の中断を回避できる通信端末及び通信方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、アドホックネットワークを構成する通信端末に向けられている。そして、通信端末は、経路作成パケットをデータ送信開始時にブロードキャスト送信することにより、複数の経路候補を取得し、その経路候補に対して経路推定パケットをユニキャスト送信することにより最も状態の良い経路を取得するものである。

　本発明の一態様では、通信端末は、少なくとも１つの中継端末を介して、受信端末に対してデータパケットを通信する通信部と、データパケットの通信に先立って、受信端末までの経路作成に用いる第１制御パケットをブロードキャストし、第１制御パケットの応答結果に基づいて、受信端末に至る経路を通信状態が良い順番で所定数選択すると共に、データパケットの通信中に、所定時間間隔毎に選択された所定数の経路を構成する各中継端末に通信状態の変化を確認する第２制御パケットをユニキャストして、第２制御パケットの応答結果に基づいて、データパケットの通信に用いている経路を選択された所定数の経路の中で最も通信状態が良い経路に切替えてデータパケットの通信を継続する制御部とを備えたものである。

　また、本発明の一態様では、制御部は、帯域が広い経路を通信状態が良い経路とする。あるいは、制御部は、遅延時間が小さい経路を通信状態が良い経路としてもよい。

　本発明の一態様では、アドホックネットワークは、ＰＬＣを用いて接続される。

　ＰＬＣを用いた場合には、無線通信を用いた場合と異なり、通信端末が移動するものではなく、固定している。従って、無線通信を用いた場合と異なり、通信端末が移動することにより経路の再構成が必要となるのではない。むしろ、ＰＬＣを用いた場合、通信端末は、固定であって現在使用している経路がその経路付近に接続されている家電の使用状態の影響を受ける。従って、家電のスイッチがＯＮすることによって、現在使用している経路の帯域の状態が劣化した場合であっても、家電のスイッチをＯＦＦすれば、経路の帯域の状態は元に戻る可能性がある。ここで、無線通信を用いた場合では、通信端末が移動するため、使用していた経路の状態が再度戻るかどうかは通信端末が元の位置に戻るか否かに依存するため、必ずしも明らかでない。一方、ＰＬＣを用いた場合、通信端末は固定であるため、他の端末の使用状態が元の状態に戻れば、使用していた経路の状態が再度戻る可能性は極めて高い。

　そこで、本態様では、データパケットの通信に先立って、経路作成に用いる第１制御パケットをブロードキャストし、第１制御パケットの応答結果に基づいて、受信端末に至る経路を通信状態が良い順番で所定数選択することにより、予め経路候補を用意して、その経路候補の中で経路を選択して切替える。これにより、経路作成に用いる第１制御パケットをブロードキャストするのは通信前の一回でよく、制御パケットが帯域を占める量を大幅に軽減できる。

　また、通信端末は、データパケットの通信中は、所定時間間隔毎に選択された所定数の経路を構成する各中継端末に帯域の増減を確認する第２制御パケットをユニキャストする。これにより、制御パケットの使用量を最小限に抑え、制御パケットが帯域に占める割合を大幅に軽減できる。

　さらに、通信端末は、第２制御パケットに対する応答結果に基づいて、選択された所定数の経路の中で最も通信状態が良い経路に切替えてデータパケットの通信を継続する。これにより、最初に決めた経路を使用し続けて、帯域が所定の閾値以下になった後に通信経路を再作成するのではなく、所定時間間隔毎に最も帯域の広い経路に切替えるので、通信の中断の発生を予防できる。その結果、通信の中断を事前に予測できないＰＬＣを用いた場合であっても、通信が途切れる可能性を大幅に軽減できる。

　本発明の態様では、通信端末は、所定時間間隔内に、データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になった場合、選択された所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替えることを特徴とするものである。

　本態様によると、所定時間間隔内に、データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になった場合、選択された所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替える。これにより、予め経路候補を複数用意しておき、所定時間間隔内に、現在使用している経路の帯域が通信を継続できない状態にまで狭くなった場合であっても、経路候補の中ですぐに帯域の広い他の経路候補に切替えるので、通信の中断を無くすことができる。

　本発明の一態様では、通信部は、データパケットの通信に用いている経路を構成する中継端末から、通信に用いている経路の少なくとも一部の帯域が所定値以下になった旨を通知する帯域減少通知を受信する。通信制御部は、通信部を介して、帯域減少通知を受信した場合、当該帯域減少通知に基づいて、データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になったと判断することを特徴とするものである。

　データパケットの通信中であれば、通信端末は、隣接する通信端末間の帯域の増減を監視できる。そこで、本態様によると、送信元の通信端末は、隣接する通信端末間の帯域が所定値以下になった場合にその旨を通知する帯域減少通知を受信することにより、データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になったことを瞬時に判断できる。これにより、データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になった場合に、選択された所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替えることができる。その結果、通信の中断を無くすことができる。

　本発明の一態様では、通信端末は、制御部が、選択された所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替えた場合、現在の所定時間間隔において選択された所定数の経路を構成する各中継端末に第２制御パケットをユニキャストし、第２制御パケットの応答に結果に基づいて、次の所定時間間隔に用いる所定数の経路の中の最も帯域が広い経路を選択し、次の所定間隔の開始の際に、選択された最も帯域が広い経路に切替えて、データパケットの通信を継続することを特徴とするものである。

　本態様によると、現在の所定時間間隔内に所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替えた場合であっても、次の所定時間間隔の開始の際に最も帯域が広い経路に切替えて通信を継続することにより、次の帯域が広い経路を使用する期間を所定期間より短くできるので、通信の中断を無くしつつ、通信品質を高く維持できる。

　本発明の一態様では、所定時間間隔は、選択された所定数の経路毎に設けられ、選択された所定数の経路毎に設けられた所定時間間隔は、相互に非同期であることを特徴とするものである。

　本発明の一態様では、データパケットの通信に用いている経路を第１経路とすると、制御部が、第１経路以外の第２経路の帯域が、第１経路より広くなったことが第２経路についての所定時間経過後に判明した場合に、第２経路の所定時間経過後に、データパケットの通信に用いている経路を第２経路に切替えることを特徴とするものである。

　本態様によると、第１経路以外の各帯域について所定期間が経過したときに最も帯域が広い経路に切替えることにより、各経路についての所定期間が経過したときにそのタイミングで最も帯域が広い経路を選択するので、最も帯域が広い経路で通信を行うことができる。その結果、最も帯域が広い状態での通信時間を長くし、通信全体を通じて最も帯域が広い経路を最大限活用できる。

　本発明の一態様では、通信部は、選択された所定数の経路の中の一の経路を構成する第１中継端末から、第１中継端末と一の経路をそれまで構成していなかった第２中継端末との間に新たな経路が作成されて、受信端末に至る一の経路が増加した旨の通知を受信する。制御部は、増加した一の経路の中で最も帯域が広い経路に一の経路を置き換えることを特徴とするものである。

　本態様によると、通信に先立って選択された所定数の経路の中の一の経路において通信中に別のバイパス経路が作成された場合であって、別のバイパス経路を用いた一の経路の方が帯域が広い場合は、一の経路を別のバイパスを含むものに置換するので、通信後に生じた経路の変化も考慮して最も帯域が広い経路を選択できる。これにより、予め選択した所定数の経路を維持しながら、第１制御パケットを再度ブロードキャストすることなく、帯域が所定の閾値以下になりにくい経路に更新できる。

　本発明の一態様では、第１中継端末と一の経路をそれまで構成していなかった第２中継端末との間に新たな経路が作成される場合とは、受信端末と同一の送信先に対して、他の通信端末が送信元として前記第１中継端末及び前記第２中継端末を介した経路を作成した場合であることを特徴とするものである。

　本態様によると、第１中継端末と一の経路をそれまで構成していなかった第２中継端末との間に新たな経路が作成される場合は、受信端末と同一の送信先に対して、他の通信端末が送信元として前記第１中継端末及び第２中継端末を介した経路を作成した場合とすることができる。

　本発明の一態様では、前記通信部は、第１中継端末と第２中継端末との間の帯域が所定値以下になった場合、その旨の通知を帯域減少通知を受信する。制御部は、通信部を介して、帯域減少通知を受信した場合、置き換えた一の経路を元の一の経路に戻すことを特徴とするものである。

　本態様によると、第１中継端末と第２中継端末との間の帯域が所定値以下になった場合、置き換えた一の経路を元の一の経路に戻すことにより、一の経路の帯域の減少後も予め選択した経路の数を維持できるので、切替えるバックアップとしての経路の数を確保して、通信の中断の発生を予防できる。

　本発明の一態様では、制御部は、選択された所定数の経路の中のいずれかの経路において帯域が所定値以下になった場合、その経路については第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、所定の最小時間間隔に設定することを特徴とするものである。

　選択された所定数の経路の中のいずれかの経路において帯域が所定値以下になった場合、その経路については帯域の増減が不安定であると推定できる。そのため、本態様によると、帯域の増減が大きい経路と仮定して第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、その経路については所定の最小時間間隔に設定することにより、その経路の帯域の増減を小まめに把握するので、帯域の変動が大きい可能性のある経路をいち早く発見できる。その結果、例えば、動画のような連続したデータを送信する場合には、帯域の変動が大きい可能性のある経路を経路の選択肢から外して、通信の安定を図ることができる。

　本発明の一態様では、制御部は、第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、所定の最小時間間隔に設定した経路について、次以降の所定時間間隔内において経路の帯域が所定値以下にならなかった場合、段階的に所定時間間隔に戻すことを特徴とするものである。

　本態様によると、所定時間間隔を一旦所定の最小時間間隔に設定した場合でも、次以降の所定時間間隔内において経路の帯域が所定値以下にならなかった（例えば、掃除機のスイッチをオンした場合のように一時的な原因に起因する）場合には、経路は帯域の変動の少ない経路と判断して徐々に所定時間間隔に戻すことにより、所定時間間隔を可変にするだけで、その経路が帯域の増減が大きい経路不安定な経路か否かを判断できるので、経路の安定性を判断する処理を容易化できる。

　本発明の一態様では、制御部は、第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、所定の最小時間間隔に設定した経路について、次以降の所定時間間隔内においても経路の帯域が所定値以下になった場合、再度所定の最小間隔に設定することを特徴とするものである。

　本態様によると、次以降の所定時間間隔内においても、経路の帯域が所定値以下になった場合、再度所定の最小時間間隔に設定することにより、帯域の変動が大きい可能性のあるだけではなく、実際に帯域の変動が大きい経路であると判断できる。これにより、所定時間間隔を可変にするだけで、帯域の変動が大きい不安定な経路を発見する処理が容易となる。

　本発明の一態様では、通信端末は、アドホックネットワークを構成し、信端末と受信端末との間でデータパケットを中継する通信端末である。ただし、送信端末によって、受信端末までの経路が、通信状態が良い順番に所定数選択されているものとする。そして、本発明の通信端末は、データパケットを通信する通信部と、データパケットの通信中において、送信端末が所定時間間隔毎にユニキャストした制御パケットに基づいて、通信端末が選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置するか否かを判断し、通信端末が選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置する場合には、データパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になると、分岐点を経由する他の経路の中から最も通信状態の良い経路を選択して、データパケットの通信に用いている経路を切替える制御部とを備える。

　本態様によると、通信端末が、中継端末として動作し、第１経路と第２経路との経路の分岐点に位置する場合には、通信端末が分岐点を経由する他の経路の中から最も帯域の広い経路を選択して切替えることにより、送信元である通信端末にデータパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になった旨の通知をする処理を省くことができるので、システム全体としての処理を簡素化できる。

　本発明は、アドホックネットワークを構成する通信端末が実施する通信方法にも向けられている。そして、本発明の通信方法は、少なくとも１つの中継端末を介して、受信端末に対してデータパケットを通信するステップと、データパケットの通信に先立って、受信端末までの経路作成に用いる第１制御パケットをブロードキャストするステップと、第１制御パケットの応答結果に基づいて、受信端末に至る経路を通信状態が良い順番で所定数選択するステップと、データパケットの通信中に、所定時間間隔毎に選択された所定数の経路を構成する各中継端末に通信状態の変化を確認する第２制御パケットをユニキャストするステップと、第２制御パケットの応答結果に基づいて、選択された所定数の経路の中で最も通信状態が良い経路に切替えてデータパケットの通信を継続するステップとを備える方法である。

　また、本発明は、アドホックネットワークを構成し、送信端末と受信端末との間でデータパケットを中継する通信端末が実施する通信方法にも向けられている。ただし、送信端末によって、受信端末までの経路が、通信状態が良い順番に所定数選択されているものとする。そして、本発明の通信方法は、データパケットを通信するステップと、データパケットの通信中において、送信端末が所定時間間隔毎にユニキャストした制御パケットに基づいて、通信端末が選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置するか否かを判断するステップと、通信端末が選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置する場合には、データパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になると、分岐点を経由する他の経路の中から最も通信状態の良い経路を選択して、データパケットの通信に用いている経路を切替えるステップとを備える。

　本発明は、上記構成により、電力線等を用いたアドホックネットワークにおいて、経路選択時に最も帯域の良い経路を取得できる。また、全通信に消費される帯域の中に経路作成パケットの送信に消費される帯域が占める割合を大幅に削減して、本来送信したいデータの送信を確保できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る通信システムの論理トポロジーの構成図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る通信端末のハード構成を示した図である。図４Ａは、本発明の実施の形態１に係る端末装置の機能ブロック図である。図４Ｂは、経路候補保持部４０４が保持する経路候補の一例を示す図である。図５Ａは、本発明の実施の形態１で用いる経路探索用パケット（ルートリクエスト）のフォーマットを表した図である。図５Ｂは、本発明の実施の形態１で用いる経路探索用パケット（ルートリクエスト）の一具体例を表した図である。図５Ｃは、本発明の実施の形態１で用いる経路探索用パケット（ルートリプライ）のフォーマットを表した図である。図５Ｄは、本発明の実施の形態１で用いる経路探索用パケット（ルートリプライ）の一具体例を表した図である。図６Ａは、本発明の実施の形態１で用いる経路推定用パケット（ルートエスティメーションリクエスト）のフォーマットを表した図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態１で用いる経路推定用パケット（ルートエスティメーションリクエスト）の一具体例を表した図である。図６Ｃは、本発明の実施の形態１で用いる経路推定用パケット（ルートエスティメーションリプライ）のフォーマットを表した図である。図６Ｄは、本発明の実施の形態１で用いる経路推定用パケット（ルートエスティメーションリプライ）の一具体例を表した図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る通信端末での経路探索時のシーケンス図である。図８は、ルートリクエスト・ルートリプライによる経路探索・設定の終了後のネットワーク状態を示す図である。図９は、実施の形態１に係る通信端末の経路推定時のシーケンス図である。図１０は、実施の形態１に係る通信端末における時刻Ｔ１での経路推定後のネットワーク状態を示す図である。図１１は、実施の形態１に係る通信端末における時刻Ｔ２での経路推定後のネットワーク状態を示す図である。図１２は、実施の形態１に係る通信端末における時刻Ｔ３での経路推定後のネットワーク状態を示す図である。図１３は、実施の形態１に係る通信端末の経路選択図である。図１４は、実施の形態１に係る通信端末におけるデータ送信処理を表すフローチャートである。図１５は、実施の形態１に係る通信端末における経路探索処理を表すフローチャートである。図１６は、実施の形態１に係る通信端末における経路推定処理を表すフローチャートである。図１７は、実施の形態２におけるネットワーク構成図である。図１８Ａは、本発明の実施の形態２で用いる帯域減少通知パケットのフォーマットを表した図である。図１８Ｂは、本発明の実施の形態２で用いる帯域減少通知パケットの一具体例を表した図である。図１９は、実施の形態２に係る経路分岐端末へ帯域減少通知を送信時のネットワーク状態を示す図である。図２０は、実施の形態２に係る経路分岐端末へ帯域減少通知を送信後のネットワーク状態を示す図である。図２１は、実施の形態２に係る経路分岐端末へ帯域減少通知を送信した場合の経路選択図である。図２２は、実施の形態２に係る送信端末へ帯域減少通知を送信時のネットワーク状態を示す図である。図２３は、実施の形態２に係る送信端末へ帯域減少通知を送信後のネットワーク状態を示す図である。図２４は、実施の形態２に係る送信端末へ帯域減少通知を送信した場合の経路選択図である。図２５は、実施の形態２に係る中継端末の処理を表すフローチャートである。図２６は、実施の形態３に係る通信端末における時刻Ｔ４での経路推定後のネットワーク状態を示す図である。図２７は、実施の形態３に係る通信端末における時刻Ｔ５での経路推定後のネットワーク状態を示す図である。図２８は、実施の形態３に係る通信端末における時刻Ｔ６での経路推定後のネットワーク状態を示す図である。図２９は、実施の形態３に係る通信端末において経路推定を非同期とした場合の経路選択図である。図３０は、実施の形態３に係る通信端末において経路推定間隔を変動させた場合の経路選択図である。図３１は、実施の形態３に係る通信端末における経路推定処理を表すフローチャートである。図３２は、実施の形態４におけるネットワーク構成図である。図３３Ａは、実施の形態４で用いるルートエスティメーションリプライを示す図である。図３３Ｂは、実施の形態４で用いるルートエスティメーションリプライを示す図である。図３４は、実施の形態４に係る通信端末における経路選択図である。図３５Ａは、従来の無線通信を用いた通信端末における帯域変動図である。図３５Ｂは、従来のＰＬＣを用いた通信端末における帯域変動図である。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成図である。図１において、本発明の通信システムは、複数の通信端末１０１～１０８で構成されている。ここでは、通信端末１０１～１０８のうち、特に、データを送信する端末を送信端末と呼び、データを中継する端末を中継端末と呼び、データを受信する端末を受信端末と呼ぶことにする。図１に示す例では、送信端末Ａ１０１が、中継端末Ｂ１０２及び中継端末Ｃ１０３を介して、受信端末Ｄ１０４にデータを送信する状態を示している。ここで用いられるネットワークは、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）のネットワークであることを想定しているが、無線ＬＡＮや有線ＬＡＮ等のネットワークにも適用可能である。このシステムのサービスエリア１０９は、ネットワーク内に存在する各通信端末１０１～１０３のカバーエリア１１０、１１１及び１１２よりも大きい。このため、送信端末Ａ１０１及び受信端末Ｄ１０４は、中継端末Ｂ１０２及び中継端末Ｃ１０３を介して、相互の通信を行うアドホックネットワークを採用している。

　図２は、図１に示す通信システムの論理トポロジーの図である。図２において、線で繋がっている通信端末Ａ～Ｈ１０１～１０８同士が、直接通信可能であることを表している。

　図３は、上述した各通信端末のハード構成を示した図である。図３において、通信端末は、各種の制御プログラムやワークエリアを含むメモリ３０１、通信端末全体を制御するＣＰＵ３０２、及び電力線と接続され電力線を介して各種データを通信するネットワークインタフェース３０３から構成されている。ＣＰＵ３０２は、メモリ３０１に格納されているプログラムを実行する。また、ＣＰＵ３０２は、ネットワークインタフェース３０３を介してデータの送信を行い、ネットワークインタフェース３０３を介して受信したデータを解読することにより受信する。

　図４Ａは、本発明の実施の形態１に係る端末装置の機能ブロック図である。図４Ａにおいて、端末装置は、パケット受信部４０１、経路選択部４０２、経路探索・推定スケジューラ４０３、経路候補保持部４０４、経路探索部４０６、経路推定部４０７、経路比較部４０８、及びパケット送信部４０９を備える。これらの機能ブロックは、上述したメモリ３０１、ＣＰＵ３０２、及びネットワークインタフェース３０３等によって実現される。

　パケット受信部４０１は、受信可能な全てのパケットを受信する。パケット受信部４０１は、パケットを受信すると、受信パケットの宛先まで、受信パケットを送信する経路候補の有無を経路選択部４０２に問い合わせる。経路選択部４０２は、受信パケットの宛先までの経路候補を幾通りか保持する経路候補保持部４０４を参照して、受信パケットの宛先までの経路候補の有無を確認する。経路候補保持部４０４が保持する経路候補については後述する。パケット受信部４０１は、経路選択部４０２が受信パケットの宛先までの経路の存在を確認した場合には、その受信パケットを経路選択部４０２に渡す。一方、パケット受信部４０１は、経路選択部４０２が受信パケットの宛先までの経路候補の不存在を確認した場合には、経路探索・推定スケジューラ４０３に、受信パケットの宛先までの経路の探索を指示する。

　経路選択部４０２は、パケット受信部４０１より渡されたパケットの宛先について、経路候補保持部４０４に保持された複数の経路候補を経路比較部４０８で相互に比較させて、複数の経路候補の中から最適な経路を選択する。

　経路探索・推定スケジューラ４０３は、パケット受信部４０１から経路を探索する旨の指示を受けた場合、経路探索部４０６に対して受信パケットの宛先までの経路を探索する経路探索の指示を行う。また、経路探索・推定スケジューラ４０３は、経路選択部４０２にて受信パケットを送信する経路が選択されると所定のタイマを設定し、受信パケットの送信に用いる経路について帯域の状況を推定する経路推定の指示を経路推定部４０７に対して行う。経路探索・推定スケジューラ４０３は、タイマが切れるたびに経路推定を行う。

　経路探索・推定スケジューラ４０３から経路探索の指示を受けた場合、経路探索部４０６は、第１制御パケットとしての経路探索パケットを、パケット送信部４０９からネットワークにブロードキャストにて送信する。そして、経路探索部４０６は、パケット受信部４０１を介して、第１制御パケットに対する応答パケットを受信して、その応答パケットから経路候補を取得し（ルートリクエスト・ルートリプライ）、経路候補保持部４０４に送る。

　経路探索部４０６から経路候補を受け取った場合、経路候補保持部４０４は、経路候補を保存し、経路比較部４０８に送信する。図４Ｂは、経路候補保持部４０４が保持する経路候補の一例を示す図である。図４Ｂを参照して、経路候補保持部４０４は、経路候補として、最終宛先、中継経路としての次宛先、帯域情報、遅延情報、優先度（帯域）、優先度（遅延）、及びオプションの各フィールドを備えるものとする。最終宛先には、送信パケットの宛先アドレスとして、受信端末のアドレス（例えば、Ｄ、Ｊ等）が設定される。次宛先には、送信パケットを次に送信する中継端末のアドレス（例えば、Ｂ，Ｅ，Ｋ，Ｊ等）が設定される。帯域情報には、式（１）を用いて算出された、送信端末から受信端末までの帯域に関する情報（例えば、１００、５０、６０、４０Ｍｂｐｓ等）が設定される。遅延情報には、送信端末からの送信パケットを受信端末が受信するまでの遅延時間（例えば、１、２秒等）が設定される。

　優先度（帯域）とは、同じ最終宛先までの経路が選択された場合、帯域情報か遅延情報のどちらを優先するのかを決定するためのフィールドであって、帯域情報を優先する場合は“１”が、遅延情報を優先する場合は“２”が設定される。優先度（遅延）とは、帯域情報か遅延情報のどちらを優先するのかを決定するためのフィールドであって、遅延情報を優先する場合は“１”が、帯域情報を優先する場合は“２”が設定される。オフションとは、任意の項目が設定可能なフィールドである。例えば、オフションには、ユーザによって、各経路候補の有効／無効が設定されたり、優先度（帯域）／優先度（遅延）の設定内容に関わらず、帯域情報と遅延情報のどちらを優先するのか等が設定される。

　なお、図４Ｂに示す経路候補の各フィールドとしては、帯域情報か、遅延情報かのどちらか一方のみのを備えるものであってもよい。また、経路候補が、帯域情報か遅延情報のどちらか一方のみを備える場合、帯域情報か遅延情報かのどちらを優先するのかを決定する必要がなくなるので、優先度（帯域）、及び優先度（遅延）の両方のフィールドも備える必要はない。また、オプションのフィールドを備えるか否かはシステムに応じて任意に決めればよい。

　経路推定部４０７は、経路探索・推定スケジューラ４０３からの経路推定の指示をもとに、経路候補保持部４０４に保持された受信パケットの宛先までの経路候補の各々に対して、第２制御パケットとしての経路推定パケットを、パケット送信部４０９からネットワークにユニキャストにて送信する。、そして、経路推定部４０７は、パケット受信部４０１を介して、第２制御パケットに対する応答パケットを受信して、その応答パケットから各経路の帯域の状態を示した状態情報を取得し（ルートエスティメーションリクエスト・ルートエスティメーションリプライ）、経路候補保持部４０４に送信する。

　経路推定部４０７から各経路の状態情報を受け取った場合、経路候補保持部４０４は、各経路の状態情報を保存し、経路比較部４０８に送信する。

　経路比較部４０８は、経路候補保持部４０４から受信パケットについて経路候補を受け取る。また、経路候補の各々について状態情報を受け取った場合、経路比較部４０８は、各経路の状態情報を比較し、経路変更が必要な場合には、経路選択部４０２に通知する。経路選択部４０２は、経路比較部４０８より経路の変更が指示された場合には、選択する経路を変更する。

　図５Ａ～Ｄは、経路探索パケットのフォーマットを表した図である。経路探索パケットが送信端末から受信端末へ向かうリクエストパケットとして用いられる場合、ルートリクエストと呼ぶことにする。図５Ａは、ルートリクエストのパケットフォーマットを示す図である。図５Ａにおいて、経路探索パケットは、ＰＨＹヘッダ５０１、ＭＡＣヘッダ５０２及びペイロード５０３からなる。ＰＨＹヘッダ５０１には、変調方式情報が格納されている。ＭＡＣヘッダ５０２には、送信元アドレス５０４、宛先アドレス５０５、中継元アドレス５０６及び中継先アドレス５０７を表すフィールドと、送信元端末毎に付与されるシーケンス番号５０８とが格納されている。ペイロード５０３には、探索したい経路の最終宛先アドレスが示されるフィールド５０９と、最終宛先までの経路情報とが格納される情報格納領域５１０とがある。

　図５Ｂは、経路探索パケットの一具体例を示した図である。図５Ｂにおいて、送信端末Ａ１０１より送信される経路探索パケットには、送信元アドレス５０４として送信端末Ａ１０１のアドレスＡが設定され、宛先アドレス５０５としては全端末のアドレス（ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ）を示すＡＬＬが設定される。中継元アドレス５０６にも送信端末Ａ１０１のアドレスＡが設定され、中継先アドレス５０７も全端末のアドレス（ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ：ｆｆ）を示すＡＬＬが設定される。すなわち、経路探索パケットは、ブロードキャストにて送信される。この経路探索パケットを受信した中継端末Ｂ１０２は、中継元アドレス５０６を中継端末Ｂ１０２のアドレスＢに変換して中継端末Ｃ１０３に送信する。また、この路探索パケットを受信した中継端末Ｃ１０３は、中継元アドレス５０６を中継端末Ｃ１０３のアドレスＣに変換して受信端末Ｄ１０４に送信する。ただし、最終宛先である受信端末Ｄ１０４に経路探索パケットが届いた場合には、受信端末Ｄ１０４は、経路探索パケットの中継処理を行わない。

　経路探索パケットは、受信端末から送信端末へ向かうリプライパケットとして用いるときはルートリプライと呼ぶことにする。図５Ｃは、ルートリプライのパケットフォーマットを表した図である。図５Ｃを参照して、ルートリプライのＭＡＣヘッダ５０２には、ルートリクエストと同様のフィールド５０４～５０８に加えて、最終宛先毎に付与される経路番号５２０がある。ペイロード５０３には、最終宛先アドレス５０９に加えて、送信元から最終宛先までの間に存在する各中継端末間の経路のリンク情報５２１、５２３，５２５と、リンク情報５２１、５２３，５２５がどの中継端末間の経路の情報かを示す中継端末のアドレス５２２、５２４とが存在する。リンク情報５２１、５２３，５２５は、送信元から最終宛先までの間に存在する各中継端末間の経路での帯域の状態を示す状態情報である。

　例えば、図５Ｄは、ルートリプライの一具体例を示した図である。図５Ｄにおいて、受信端末Ｄ１０４から送信端末Ａ１０１にルートリプライが返信される場合には、送信元アドレス５０４は受信端末Ｄ１０４のアドレスＤとなり、宛先アドレス５０５は送信端末Ａ１０１のアドレスＡとなる。中継元アドレス５０６及び中継先アドレス５０７は、送信端末Ａ１０１から受信端末Ｄ１０４までの経路の逆をたどるようにつけられる。ここでは、中継元アドレス５０６は、受信端末Ｄ１０４のアドレスＤとなり、中継先アドレス５０７は、中継端末Ｃ１０３のアドレスＣとなる。

　また、送信端末Ａ１０１と中継端末Ｂ１０２との間のリンク情報５２１は、帯域の状態が７０Ｍｂｐｓであることを示し、中継端末Ｂ１０２と中継端末Ｃ１０３との間のリンク情報５２３は、帯域の状態が８０Ｍｂｐｓであることを示し、中継端末Ｃ１０３と受信端末Ｄ１０４との間のリンク情報５２５は、帯域の状態が６０Ｍｂｐｓであることを示している。このリンク情報５２１，５２３，５２５は、経路探索パケットがルートリクエストとして用いられるときに、ルートリクエストを受信した中継先の端末が、中継元と中継先との間の帯域の状態を示した情報として情報格納領域６１０に書き込むものである。なお、経路探索パケットがルートリプライとして用いられる場合、ルートリプライはユニキャスト送信される。

　図６Ａ～Ｄは、経路推定パケットのフォーマットを表した図である。経路推定パケットがリクエストパケットとして用いられる場合、ルートエスティメーションリクエストと呼ぶことにする。図６Ａは、ルートエスティメーションリクエストのパケットフォーマットを示す図である。図６Ａにおいて、ルートエスティメーションリクエストは、ＰＨＹヘッダ６０１、ＭＡＣヘッダ６０２及びペイロード６０３からなり、図５Ｃ，Ｄで示したルートリプライと同様な構成になっている。すなわち、ルートリクエストのＭＡＣヘッダ６０２には、送信元アドレス６０４、宛先アドレス６０５、中継元アドレス６０６及び中継先アドレス６０７と、シーケンス番号６０８とに加えて、経路番号６２０が追加されている。ペイロード６０３には、最終宛先アドレス６０９に加えて、送信元から最終宛先までの間に存在する各中継端末間の経路のリンク情報６２１，６２３，６２５と、リンク情報６２１，６２３，６２５がどの中継端末間の経路の情報かを示す中継端末のアドレス６２２、６２４とが存在する。各中継端末は、ルートエスティメーションリクエストを受信すると、ペイロード６０３に含まれる中継アドレスに応じてＭＡＣヘッダ６０２に含まれる中継先アドレス及び中継元アドレスを再設定して次の中継端末に送信する。

　図６Ｂは、ルートエスティメーションリクエストの一具体例を示した図である。図６Ｂにおいて、送信端末Ａ１０１から受信端末Ｄ１０４に送信する場合には、ルートエスティメーションリクエストは、送信元アドレス６０４に送信端末Ａ１０１のアドレスＡを、宛先アドレス６０５に受信端末Ｄ１０４のアドレスＤを、中継元アドレス６０６に送信端末Ａ１０１のアドレスＡを、中継先アドレス６０７に中継端末Ｂ１０２のアドレスＢを設定する。すなわち、ルートエスティメーションリクエストは、ユニキャストにて送信される。また、ルートエスティメーションリクエストは、中継アドレス６２２，６２４により、中継端末Ｂ１０２及び中継端末Ｃ１０３の順序で受信端末Ｄ１０４に送信される。ルートエスティメーションリクエストが中継端末から中継端末に送信される毎に、中継元及び中継先のいずれかの中継端末が、中継元と中継先との間の経路の帯域の状態を示す状態情報を、リンク情報６２１，６２３，６２５に書き込む。

　経路推定パケットがリプライパケットとして用いられる場合、ルートエスティメーションリプライと呼ぶことにする。図６Ｃは、ルートエスティメーションリプライのパケットフォーマットを示す図である。図６Ｃにおいて、ルートエスティメーションリプライのフォーマットは、図５Ｃに示したルートリプライと同様の構成である。ルートエスティメーションリプライに格納される情報も、図５Ｃに示したルートリプライと同様である。ここでは、送信端末Ａ１０１と中継端末Ｂ１０２との間のリンク情報は帯域の状態が７０Ｍｂｐｓであり、中継端末Ｂ１０２と中継端末Ｃ１０３との間のリンク情報は帯域の状態が８０Ｍｂｐｓであり、中継端末Ｃ１０３と受信端末Ｄ１０４との間のリンク情報は帯域の状態が６０Ｍｂｐｓである。

　経路探索パケットは、ブロードキャストで送信されるため、リンク情報を中継先の中継端末が経路探索パケットを受信した場合に追記されなければならない。一方、経路推定パケットは、ユニキャストで相互に送受信されるため、リンク情報を中継元及び中継先のいずれかの中継端末で追記してもよい。例えば、リンク情報が送信端末Ａ１０１から中継端末Ｂ１０２への電力減衰量であれば、ルートエスティメーションリクエストを受信した中継端末Ｂ１０２がリンク情報を追記するが、リンク情報が送信端末Ａ１０１から中継端末Ｂ１０２へ送信する時にどの変調方式を用いるかという情報であれば、ルートエスティメーションリプライを受信した時に送信端末Ａ１０１がリンク情報を追記しても良い。

　図７は、本発明の実施形態１において経路探索を行う場合のシーケンス図である。経路探索とは、図２で示したリンクを使用して構成される無数の経路の中から、最も状態の良い経路を探し出すことである。アドホックネットワークにおいて、経路の状態の比較手法は様々であるが、本実施の形態では下記の式を用いて、経路の帯域を算出する。受信端末Ｄ１０４は、この数値の最も高かった経路に対してルートリプライを返す。ただし、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・は、各経路の帯域を表す。

　まず、送信端末Ａ１０１は、最終宛先を受信端末Ｄ１０４と設定したルートリクエスト７１０をブロードキャストパケット７１１で送信する。ブロードキャストパケット７１１を受信した中継端末Ｂ１０２、中継端末Ｅ１０５及び中継端末Ｇ１０７の各々は、各リンク情報を追記して、それぞれブロードキャストパケット７１２、７１３及び７１４を送信する。ここで、中継端末Ｅ１０５が送信したブロードキャストパケット７１２は、中継端末Ｂ１０２にも届くが、中継端末Ｂ１０２は中継送信を行わない。最終宛先を通信端末Ｄ１０４として場合、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｅ１０５→中継端末Ｂ１０２という経路は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｂ１０２という経路と、式（１）を用いて比較した場合に状態の良くない経路になるからである。以下のパケットも同様であるとする。このような制御は、無駄な制御パケットの送信による帯域の占有を抑えるために有効である。

　ブロードキャストパケット７１２、７１３及び７１４を受信した中継端末Ｃ１０３、中継端末Ｆ１０６及び中継端末Ｈ１０８の各々は、各リンク情報を追記して、それぞれブロードキャストパケット７１５、７１６及び７１７を送信する。ブロードキャストパケット７１６、７１６及び７１７を受信した受信端末Ｄ１０４は、これ以上の中継送信を行わない。これは、受信端末Ｄ１０４が最終宛先端末だからである。受信端末Ｄ１０４は、受信した全てのルートリクエストパケットの情報から状態の良い経路（すなわち、式（１）の高い経路）を算出し、当該算出した経路を介して、ルートリプライ７１９を送信端末Ａ１０１に返信する。ルートリプライの返信数は、ネットワーク規模によって任意に設定可能である。返信数は、送信元と宛先間に存在する無数の経路のうち、最も状態の良い経路がどのような状況においても、ルートリプライで返信した経路に含まれるように設定されることが好ましい。

　本実施の形態では、ルートリプライ７１８を３つのユニキャストパケット７１９、７２０及び７２１で返信している。各ルートリプライは、それぞれ送信端末Ａ１０１→受信端末Ｄ１０４間に探索された経路とは逆の経路である受信端末Ｄ１０４→中継端末Ｃ１０３→中継端末Ｂ１０２→送信端末端末Ａ１０１という経路、受信端末Ｄ１０４→中継端末Ｆ１０６→中継端末Ｅ１０５→送信端末Ａ１０１という経路、あるいは受信端末Ｄ１０４→中継端末Ｈ１０８→中継端末Ｇ１０７→送信端末Ａ１０１という経路の順で、中継送信される。ルートリプライによって各端末でのデータ中継機能の動作が開始される。

　図８は、ルートリクエスト・ルートリプライによって経路の探索・設定が終了した時のネットワーク図である。図８において、経路候補１は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｂ１０２→中継端末Ｃ１０３→受信端末Ｄ１０４という経路である。経路候補２は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｅ１０５→中継端末Ｆ１０６→受信端末Ｄ１０４という経路である。経路候補３は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｈ１０８→受信端末Ｄ１０４という経路である。また、経路候補１の送信端末Ａ１０１と中継端末Ｂ１０２との間の１００Ｍｂｐｓは、送信端末Ａ１０１と中継端末Ｂ１０２との間のリンク情報を示している。中継端末Ｂ１０２と中継端末Ｃ１０３との間の１００Ｍｂｐｓは、中継端末Ｂ１０２と中継端末Ｃ１０３との間のリンク情報を示している。また、中継端末Ｃ１０３と受信端末Ｄ１０４との間の１００Ｍｂｐｓは、中継端末Ｃ１０３と受信端末Ｄ１０４との間のリンク情報を示している。経路候補２及び経路候補３においても、同様である。各リンク情報を式（１）に当てはめると、それぞれの経路の帯域は、経路候補１が３３Ｍｂｐｓとなり、経路候補２が１０Ｍｂｐｓとなり、経路候補３が２０Ｍｂｐｓとなる。そのため、送信端末Ａ１０１において、経路比較部４０８は、経路候補１、経路候補２及び経路候補３の帯域を相互に比較する。そして、経路選択部４０２は、比較結果に基づいて、経路候補１を最終宛先Ｄに対する経路として選択している。

　図９は、図８に示す各経路候補に対して経路推定を行う場合のシーケンス図である。図９において、ルートエスティメーションリクエストは、各経路候補に対してソースルーチング（ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｕｔｉｎｇ）を用いて送信される。すなわち、ルートエスティメーションリクエストは、送信端末Ａ１０１から受信端末Ｄ１０４間に設定されている経路候補１に限らず、経路候補２及び経路候補３を介して、送信端末Ａ１０１から受信端末Ｄ１０４に送信される。各端末で送信されるユニキャストパケットは、ブロードキャストパケットに比べて極めて帯域消費が少ない。そのため、送信端末Ａは、ブロードキャストパケットを用いる経路探索と、ユニキャストパケットを用いる経路推定とを組み合わせることによって、帯域消費を抑えて状況の変化に応じて最も状態の良い経路を取得することが可能となる。なお、本実施の形態では、経路推定は定期的に全経路候補に対して行われるものとするが、経路推定のタイミングや、どの経路に対して経路推定を行うかは状況に応じて変化させてよい。

　図１０～１２は、定期的に経路推定された結果を表す状態遷移図である。図１０は、通信開始から時刻Ｔ１だけ経過した状態において、１回目の経路推定を行った結果を示している。図１１は、通信開始から時刻Ｔ２だけ経過した状態において、２回目の経路推定を行った結果を示している。図１２は、通信開始から時刻Ｔ３だけ経過した状態において、３回目の経路推定を行った結果を示している。なお、図１０～１２は、帯域に関して、経路候補の優先度を決定している例を示している。本実施の形態では、ＰＬＣを前提としているため、通信端末の移動がなくても家電の電源ＯＮなどにより、帯域の変動は発生するものとする。無線を前提としても、移動の少ない通信端末でアドホックネットワークを形成し、通信端末間に遮蔽物が発生した場合には、同様の状況は発生しうる。

　図１０において、時刻Ｔ１では、経路候補探索時（図８）と比較して、経路候補１の各リンクの帯域が１００Ｍｂｐｓから４０Ｍｂｐｓに低下している。また、経路候補２の各リンクの帯域は、３０Ｍｂｐｓから８０Ｍｂｐｓに増加している。なお、経路候補３の各リンクの帯域は変化がない。推定結果より各経路の帯域は、それぞれ経路候補１が１３Ｍｂｐｓとなり、経路候補２が２７Ｍｂｐｓとなり、経路候補３が２０Ｍｂｐｓとなる。従って、時刻Ｔ１では、送信端末Ａ１０１は、経路候補２を選択して送信を行う。

　図１１において、時刻Ｔ２では、時刻Ｔ１（図１０）と推定結果が変化していない。そのため、送信端末Ａ１０１は、引き続き経路候補２を選択する。図１２において、時刻Ｔ３では、経路候補１の各リンクの帯域が４０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓに戻っている。なお、経路候補２及び経路候補３の各リンクの帯域は、時刻Ｔ２のときと比較して変化がない。この場合、各経路の帯域は、それぞれ経路候補１が３３Ｍｂｐｓとなり、経路候補２が２７Ｍｂｐｓとなり、経路候補３が２０Ｍｂｐｓとなる。そこで、時刻Ｔ３では、送信端末Ａ１０１は、経路候補１を選択する。

　図１３は、図１０から図１２で示した各経路候補１～３の帯域変動と、選択された経路との関係を表した選択経路図である。図１３において、時刻Ｔ０（すなわち、経路探索時）と時刻Ｔ１との間で、経路候補１の帯域と経路候補２の帯域とが変動している。通信の開示時に経路探索を行っただけでは、その通信の期間中ずっと経路候補１を使い続けることになるが、本実施の形態では通信の途中で経路推定を行った時刻Ｔ１において、より状態の良い経路である経路候補２に選択経路を切り換えている。また、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３の間では経路候補１の帯域が変動している。この状況変化に対しても、より状態の良い経路である経路候補１に選択経路を戻すことに成功している。

　従来の方式では、経路が切断された場合に、経路探索をもう一度行い、新しい経路を設定するというものであったため、経路が切断されるまでは、新しい経路を選択することは不可能であった。また、別の従来の方式では、経路の帯域が閾値を下回った場合に、予め経路探索によって取得された第２の候補経路に切り換えるというものであったため、その時に最も状態の良い経路を選択することは不可能であった。このような原因は、経路探索がブロードキャストの連続（フラッディング）によって行われているため、多大な帯域を占有し、本来送信したいデータ用の帯域を圧迫してしまうため、経路探索を極力回避しなければならなかったためである。それに対して、本実施の形態では、ユニキャストパケットをいくつかの経路候補に送信することにより、制御パケットによる帯域の占有を回避しつつ、最も状態の良い経路を取得することが可能となる。

　図１４は、本発明の実施の形態１に係る端末装置（送信端末Ａ１０１）のデータ送信時の経路選択処理のフローチャートを示す図である。図１４を参照して、送信端末Ａ１０１は、経路候補保持部４０４を参照して、送信パケットの最終宛先への経路の有無を確認する（ステップＳ１４０１）。送信端末Ａ１０１は、送信パケットの最終宛先までの経路が設定されて無い場合には、経路探索処理を実施する（ステップＳ１４０２）。経路探索処理の詳細については後述する。次に、送信端末Ａ１０１は、経路選択処理を実施し、帯域情報又は遅延情報に基づいて、最適な経路を選択し（ステップＳ１４０６）、処理を終了する。

　一方、送信端末Ａ１０１は、送信パケットの最終宛先までの経路が設定されて有ることを確認した場合には、経路選択処理を実施し、帯域情報又は遅延情報に基づいて、最適な経路を選択する（ステップＳ１４０３）。次に、送信端末Ａ１０１は、選択した経路について有効時間（すなわち、タイマＴ）内か否かを確認する（ステップＳ１４０４）。送信端末Ａ１０１は、有効期限（タイマＴ）内であると、そのまま処理を終了する。一方、送信端末Ａ１０１は、有効期限（タイマＴ）が切れると、現在選択された経路を無効とし、経路推定処理を実行する（ステップＳ１４０５）。経路推定処理の詳細については後述する。次に、送信端末Ａ１０１は、推定された経路に基づいて、再度、経路選択処理を実施し、最適な経路を選択し（ステップＳ１４０６）、処理を終了する。

　次に、経路探索処理の詳細について説明する。図１５は、図１４のステップＳ１４０２の経路探索処理の詳細を説明するフローチャートである。図７及び図１５を参照して、送信端末Ａ１０１は、ルートリクエスト７１０をブロードキャストにて送信することによって、経路探索を開始する（ステップＳ１５０１）。最終宛先端末である受信端末Ｄ１０４から所定の時間内にルートリプライパケット７２０が受信された場合（ステップＳ１５０２）には、送信端末Ａ１０１は、ルートリプライパケット７２０に記載された情報に基づいて、経路候補を設定する（ステップＳ１５０３）。

　一方、ルートリプライパケット７２０が受信されない場合には、送信端末Ａ１０１は、ルートリクエストパケット７１０の再送を行う。送信端末Ａ１０１は、再送を繰り代えし行い、最大再送回数を超えてもルートリプライパケット７２０を受信できなかった場合（ステップＳ１５０４）には、データパケットの廃棄を行う（ステップＳ１５０５）。なお、送信端末Ａ１０１は、同一の最終宛先に対するデータパケットの廃棄を一定期間継続して行ってもよい。これによって、経路が見つからない最終宛先に対して、連続して経路探索処理うことを防止し、ルートリクエストパケット７１０の帯域占有率が大きくなることを防ぐことができる。

　また、経路推定処理の詳細について説明する。図１６は、図１４のステップＳ１４０５の経路推定処理の詳細を説明するフローチャートである。図１６を参照して、送信端末Ａ１０１は、経路探索・推定スケジューラ４０３によって設定されたタイマＴが切れると、現在選択された経路を無効とし、経路の再推定を行う。送信端末Ａ１０１は、最終宛先端末である受信端末Ｄ１０４への経路候補１から３に対して、各経路の中継端末に関する情報を設定し（ステップＳ１６０１）、ルートエスティメーションリクエストパケットをユニキャストにて送信する（ステップＳ１６０２）。送信端末Ａ１０１は、ルートエスティメーションリプライパケットが受信された場合（ステップＳ１６０３）は、その時刻で最も状態の良い経路を経路候補１から３の中から選択し、選択経路の更新を行う（ステップＳ１６０４）。

　一方、送信端末Ａ１０１は、ルートエスティメーションリプライパケットが受信されない場合には、その経路は通信不能となったものと判断し経路を破棄する（ステップＳ１６０５）。例えば、経路候補２を用いて送信したルートエスティメーションリクエストパケットに対して、ルートエスティメーションリプライパケットを受信しなかった場合には、送信端末Ａ１０１は、経路候補２を破棄する。その結果、最終宛先に対する経路が無くなった場合（ステップＳ１６０６）には、経路推定処理を終了して、経路探索処理を行う（図１４のステップＳ１４０２）。なお、経路が無くなるとは、選択経路を更新した結果、極端に悪い状態の経路しか残らなかった場合を含む。送信端末Ａ１０１は、経路が存在する限り、タイマが切れるたびに同様の処理を繰り返し行う。

　以上により、本態様によると、送信端末Ａ１０１は、データパケットの通信に先立って、経路作成に用いる第１制御パケットであるリートリクエストをブロードキャストし、ルートリクエストの応答結果に基づいて受信端末Ｄ１０４に至る経路を帯域が広い（又は遅延時間が小さい）順番で所定数選択する。これにより、予め経路候補（例えば経路候補１から３）を用意して、その経路候補の中で状態が良い経路を選択して切替えるので、経路作成に用いるルートリクエストをブロードキャストするのは通信前の一回でよく、制御パケットが帯域を占める量を大幅に軽減できる。このような制御は、ＰＬＣを用いた場合、通信端末の使用状況によって経路の通信状態が大きく変動し、一旦経路の通信状態が悪くなったとしても、所定時間経過後には良い状態に戻る可能性が高いために可能となる。

　なお、ＰＬＣだけに限らず、無線通信を前提としても、移動の少ない通信端末でアドホックネットワークを形成し、通信端末間に遮蔽物が発生した場合には、同様の状況は発生しうる。このため、本発明は、無線通信を用いたネットワークに適用しても有用である。また、一方の経路が無線ＬＡＮの１１ｎ規格で通信されており、他方の経路が無線ＬＡＮの１１ｂ規格で通信されているような、規格の異なる複数の経路を持っているネットワークに適用しても有用である。あるいは、一方の経路が無線通信で構成されていて、他方の経路がＰＬＣで構成されているようなネットワークに適用しても有用である。

　また、送信端末Ａは、データパケット通信中の所定時間毎に、選択された所定数の経路を構成する各中継端末に、帯域の増減を確認する第２制御パケットであるルートリクエストパケットをユニキャストする。これにより、送信端末Ａは、データパケットの通信中は、帯域の増減を確認するルートリクエストパケットをユニキャストするので、制御パケットの使用量を最小限に抑え、制御パケットが帯域に占める割合を大幅に軽減できる。

　さらに、送信端末Ａは、ルートリクエストパケットに対する応答結果に基づいて、選択された所定数の経路の中で最も帯域が広い経路に切替えてデータパケットの通信を継続する。これにより、最初に決めた経路を使用し続けて、帯域が所定の閾値以下になった後に通信経路を再作成するのではなく、所定時間単位に最も帯域の広い経路に切替えるので、通信の中断の発生を予防できる。その結果、通信の中断を事前に予測できないＰＬＣを用いた場合であっても、通信が途切れる可能性を大幅に軽減できる。

　（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、送信端末Ａ１０１より全ての経路候補が分岐し、経路推定により選択経路が変更される場合について説明した。実施の形態２では、ある中継端末において、経路候補が分岐し、帯域減少通知によって選択経路が変更される場合について説明する。

　図１７は、本発明の実施の形態２に係る中継端末で経路候補が分岐している場合のネットワーク図である。図１７において、経路候補１は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｅ１０５→中継端末Ｃ１０３→受信端末Ｄ１０４である。経路候補２は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｅ１０５→中継端末Ｆ１０６→受信端末Ｄ１０４である。経路候補３は、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｈ１０８→受信端末Ｄ１０４である。これらの３つの経路候補１～３が設定されているものとする。ここで、各リンクの情報を式（１）に当てはめると、各経路の帯域は、それぞれ経路候補１が３３Ｍｂｐｓとなり、経路候補２が１３Ｍｂｐｓとなり、経路候補３が２０Ｍｂｐｓとなる。そのため、送信端末Ａ１０１は、経路候補１を最終宛先である受信端末Ｄ１０４に対する経路として選択している。このネットワークでは、経路が中継端末Ｅ１０５で経路候補１と経路候補２とに分岐している。中継端末Ｅ１０５のような１つの最終宛先端末に対して、２つ以上の中継先アドレスを持つ端末を経路分岐端末と呼ぶ。

　ルートエスティメーションリクエストは、このような経路分岐端末において中継先ごとに送信されるものとする。即ち、送信端末Ａ１０１から中継端末Ｅ１０５へのルートエスティメーションリクエストは、経路候補１及び経路候補２について１つだけ送信される。また、中継端末Ｅ１０５から送信されるルートエスティメーションリクエストは、経路候補１及び経路候補２の各々について１つずつ送信される。

　すなわち、図１７に示す例では、送信端末Ａ１０１からは、経路候補１及び経路候補２に対するルートエスティメーションリクエストが、１つ中継端末Ｅ１０５に送信される。一方、送信端末Ａ１０１からは、経路候補３に対するルートエスティメーションリクエストが中継端末Ｇ１０７に送信される。中継端末Ｅ１０５は、送信端末Ａ１０１からのルートエスティメーションリクエストを受信すると、中継端末Ｃ１０３に経路候補１に対するルートエスティメーションリクエストを送信し、中継端末Ｇ１０７に経路候補２に対するルートエスティメーションリクエストを送信する。

　最終宛先である受信端末Ｄ１０４には、経路候補１～３の全てのルートエスティメーションリクエストが届くため、経路候補分のルートエスティメーションリプライを返信する。このような動作を行うことにより、ルートエスティメーションリクエストの帯域消費を削減することが可能となる。ＰＬＣのような家電の電源ＯＮ／ＯＦＦに帯域が左右されるようなネットワークにおいては、影響を受けやすいリンク（例えば、テレビやＰＣの近く）と、影響を受けにくいリンク（例えば、寝室の近く）が決まっているため、ある特定のリンクは多くの経路候補が重なって使用する可能性が高い。そのため、このような帯域削減方式が有効であると考えられる。

　このように、中継端末Ｅ１０５は、経路候補１と経路候補２との経路の分岐点に位置する場合には、分岐点を経由する経路候補１と経路候補２との中から最も帯域の広い経路を選択して切替える。これにより、送信元である送信端末Ａ１０１まで、データパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になった旨の通知（以下、帯域減少通知と呼ぶ）をする処理を省くことができる。そのため、システム全体としての処理を簡素化できる。

　図１８Ａは、帯域減少通知のパケットフォーマットを表した図である。図１８Ｂは、実際に送信される帯域減少通知パケットの一具体例を示した図である。帯域減少通知パケットとは、通信中の経路に極端な帯域の減少が発生した場合に、次の経路推定を待たずに、経路の変更を指示するためのパケットである。経路の変更は、経路分岐端末（この例では、中継端末Ｅ１０５）で行われてもよいし、送信元端末（この例では、送信端末Ａ１０１）で行われても良い。帯域減少通知パケットは、例えば、各通信端末の隣接リンクの帯域が所定の閾値Ｘｍｂｐｓを下回った場合に、隣接する通信端末に送信される。あるいは、帯域減少通知パケットは、各通信端末の隣接リンクの帯域が経路推定時のＹ％以下になった場合に隣接する通信端末に送信されてもよい。また、帯域減少通知パケットは、各通信端末の隣接リンクの帯域が、当初の帯域よりもＺＭｂｐｓ以上低下した場合に隣接する端末に送信されてもよい。

　図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して、帯域減少通知パケットのヘッダは、通常のパケットと同じであり、ペイロード部には帯域減少情報１８０１が格納される。帯域減少情報１８０１は、中継端末のアドレスと、その端末間の帯域情報とから構成される。例えば、中継端末Ｃ１０３－受信端末Ｄ１０４間のリンクが５Ｍｂｐｓになった場合には、中継端末Ｃ１０３及び受信端末Ｄ１０４のアドレスと、中継端末Ｃ１０３及び受信端末Ｄ１０４間のリンクの帯域情報である「５」とが格納されることになる（図１８Ｂ）。各通信端末は、パケット受信部４０１を介して、帯域減少通知パケットを受信すると、その情報を経路選択部４０２に通知し、経路選択部４０２で経路の選択を更新することになる。

　図１９は、図１７に示すネットワーク図に置いて、中継端末Ｃ１０３が帯域減少通知２００１を送信する場合の状態遷移図である。図１９では、中継端末Ｃ１０３が、中継端末Ｃ１０３－受信端末Ｄ１０４間のリンク帯域が５Ｍｂｐｓになり、閾値である１０Ｍｂｐｓを下回ったため帯域減少通知２００１を中継端末Ｅ１０６に送信する場合を表している。

　図２０は、図１７に示すネットワーク図に置いて、中継端末Ｅ１０５が帯域減少通知２００１を受信した場合の状態遷移図である。ここで、中継端末Ｅ１０５は、経路分岐端末である。図２０では、帯域減少通知２００１を受信した経路分岐端末Ｅ１０５が、経路推定を行った場合を表している。中継端末Ｅ１０５から受信端末Ｄ１０４までの経路候補１の経路の帯域が４．８Ｍｂｐｓとなる。一方、中継端末Ｅ１０５から受信端末Ｄ１０４までの経路候補２の経路の帯域が４０Ｍｂｐｓとなる。このことから、中継端末Ｅ１０５は、帯域が広い経路候補２を選択する。なお、経路分岐端末である中継端末Ｅ１０５は、自身の分岐経路の中から経路選択を行った場合には、帯域減少通知を送信端末Ａ１０１まで中継しなくともよい。

　図２１は、図１９及び図２０で表した状態における経路選択図である。図２１において、現在選択された経路１の帯域が閾値を下回った場合に、その下回ったタイミング（Ｔａ）にて、定期的（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のタイミング）に行われる経路推定とは別に経路推定が行われ、経路の切り替えが行われていることがわかる。上記の例では、中継端末Ｅ１０５は、帯域減少通知を受信して、経路候補１から経路候補２に経路を切り替える。これによって、極端に帯域が低下した場合の一時的な劣化を回避することが可能となる。

　このように、各通信端末は、隣接する通信端末間での帯域が所定値以下になった場合に、その旨を送信端末に向けて通知する。これにより、送信端末や経路分岐端末は、データパケットの通信に用いている選択経路の帯域が所定の閾値以下になったことを瞬時に判断できる。そのため、送信端末や経路分岐端は、データパケットの通信に用いている選択経路の帯域が所定の閾値以下になった場合に、選択された経路候補の中から次に帯域が広い経路に切替えることができる。その結果、通信の中断を無くすことができる。

　図２２は、図１７に示すネットワーク図に置いて、中継端末Ｃ１０３が、中継端末Ｃ１０３及び受信端末Ｄ１０４間の帯域が減少したことを受けて、帯域減少通知２００１を中継端末Ｅ１０５に送信し、さらに中継端末Ｅ１０５が帯域減少通知２００１を送信端末Ａ１０１に送信する場合の状態遷移図である。図２２において、図２０のように経路分岐端末である中継端末Ｅ１０５が経路推定を行った場合と異なって、送信端末Ａ１０１において経路推定を行った場合でも、各経路の帯域は経路候補１が４．５Ｍｂｐｓとなり、経路候補２が２８．５Ｍｂｐｓとなり、経路候補３が２０Ｍｂｐｓとなる。このため、送信端末Ａ１０１により、最も帯域が広い経路候補２が選択される。この場合の経路選択図としては図２１と同様となる。

　図２３は、送信端末Ａ１０１まで帯域減少通知２００１を中継した場合に、送信端末Ａ１０１において、帯域推定を行わずに経路選択を行った場合の状態遷移図である。図２３において、送信端末Ａ１０１は、帯域推定を行わずに前回の経路探索・推定の時に取得した経路のうち、例えば２番目に帯域が良かった経路候補３を選択する。データ通信には、なるべく広い帯域で行う方がよい通信（例えば、ファイル転送）と、ある程度の広さの帯域でよいので一瞬であっても通信停止して欲しくない通信（例えば、動画）がある。経路推定を行った場合、ルートエスティメーションパケットが送信されてからルートエスティメーションパケットが返信されるまでの時間の間に、帯域減少通知２００１が送られてきた経路（経路候補１）を使い続けると一瞬ではあるが経路悪化が発生する。それが許されない通信の場合は（例えば、動画の場合）、２番目に良い経路を経路推定することなく選択してもよい。これにより、通信の中断を回避できる。

　なお、送信端末Ａ１０１は、ルートエスティメーションパケットを送信し、ルートリプライパケットが返信されるまでの間のみ、２番目に良い経路を使用してもよい。フラッディングにより送信されるルートリクエストと異なり、ルートエスティメーションリクエストはユニキャストパケットであるため、優先度の調整をすれば動画パケットの障害とはならない。

　図２４は、図２３において経路推定を行わなかった場合の経路選択図である。図２４において、符号２４０１にて示すように、経路推定が行われなかった場合でも、最も経路状態の良い経路を選択できない期間が一時的にあるものの、経路推定を行うことによりすぐに最も経路状態の良い経路を選択できていることがわかる。このことより、経路推定期間を調整すれば、帯域減少通知に対して経路推定を行わなかったとしても十分に対応可能であると考えられる。

　これによると、送信端末及び経路分岐端末は、現在の経路推定の期間内に経路候補の中から次に帯域が広い経路に切替えた場合であっても、次の経路推定の際に最も帯域が広い経路に切替えて通信を継続する。これにより、２番目に帯域が広い経路を使用する期間を経路推定の期間より短くできるので、通信の中断を無くしつつ、通信品質を高く維持できる。

　図２５は、実施の態様２における中継端末の処理を表すフローチャートである。図２５を参照して、まず、各中継端末は、受信したパケットがルートリクエストかどうかを判断する（ステップＳ２５０１）。ルートリクエストだった場合には、中継端末アドレス（自端末のアドレス）と、隣接通信端末間のリンク情報とを、受信したルートリクエストに追記して（ステップＳ２５０２）、次の通信端末に中継送信する（ステップＳ２５０３）。一方、各中継端末は、ルートリクエストでなかった場合には、受信したパケットがルートリプライかどうかを判断する（ステップＳ２５０４）。ルートリプライだった場合には、ルートリプライに入っている情報から経路（経路番号）と、経路情報（リンク情報等）とを設定し（ステップＳ２５０５）、次の端末に中継送信する。

　次に、各中継端末は、受信したパケットがルートリプライでなかった場合、ルートエスティメーションリクエストかどうかを判断する（ステップＳ２５０６）。受信したパケットがルートエスティメーションリクエストであった場合には、受信したパケットにリンク情報の追記を行う。さらに、中継端末が経路分岐端末であった場合（ステップＳ２５０８）には、各経路に対して、経路推定処理（ステップＳ１５０４）を実施する。例えば、図１７の例では、経路分岐端末である中継端末Ｅ１０５が、送信端末Ａ１０１からルートエスティメーションリクエストを受信すると、中継端末Ｅ１０５は、経路候補１及び経路候補２の各々について１つずつルートエスティメーションリクエストを送信して、経路候補１及び経路候補２の各々について経路推定を行う。図１７に示すように、中継端末Ｅ１０５が経路候補１と経路候補２との経路の分岐点に位置する場合には、中継端末Ｅ１０５が、分岐点を経由する経路候補１と経路候補２との中から最も帯域の広い経路を選択して切替えることができる。これにより、システム全体としての処理を簡素化できる。

　一方、各中継端末は、受信したパケットがルートエスティメーションリクエストでなかった場合には、ルートエスティメーションリプライかどうかを判断する（ステップＳ２５０９）。ルートエスティメーションリプライだった場合には、各中継端末は、自端末の持っているリンク情報の更新を行う（ステップＳ２５１０）。

　次に、各中継端末は、受信したパケットがルートエスティメーションリプライでなかった場合、帯域減少通知かどうかを判断する（ステップＳ２５１１）。受信したパケットが帯域減少通知であった場合には、自端末が経路分岐端末でなければ（ステップＳ２５１２）、受信した帯域減少通知を送信端末側へ中継送信する。一方、中継端末が経路分岐端末であった場合には、自端末の保持している他経路の状態が良ければ（ステップＳ２５１３：Ｙｅｓ）、経路を切り替えて帯域減少通知を破棄する（ステップＳ２５１４）。一方、他経路の状態が悪ければ（ステップＳ２５１３：Ｎｏ）、受信した帯域減少通知を送信側端末へ中継送信する。このように、図２３及び図２４に示すように、中継端末Ｅ１０５が２番目に帯域の広い経路候補２を選択して切替えれば、送信端末Ａ１０１にデータパケットの通信に用いている帯域が所定の閾値以下になった旨の通知をする処理を省くことができるので、システム全体としての処理を簡素化できる。

　各中継端末は、受信したパケットが上述した以外のパケットであった場合には、受信したパケットを中継すべきデータパケットであるとし、最終宛先に対する経路を自端末が持っているかどうかを判断する（ステップＳ２５１５）。自端末が最終宛先に対する経路を持っている場合には、受信したパケットの中継送信を行う。一方、自端末が最終宛先に対する経路を持っていない場合には、受信したパケットの破棄を行い、ルートエラーパケットを送信端末Ａ１０１に送って（ステップＳ２５１６）、経路探索を開始させる。

　以上のように、本実施の態様によると、中継端末Ｅ１０５が経路候補１と経路候補２との経路の分岐点に位置する場合には、中継端末Ｅ１０５が分岐点を経由する経路候補１と経路候補２との中から最も帯域の広い経路を選択して切替える。これにより、中継端末Ｅ１０５は、送信端末Ａ１０１までデータパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になった旨の通知をする処理を省くことができる。そのため、システム全体としての処理を簡素化できる。

　また、中継端末Ｃ１０３は、中継端末Ｃ１０３－受信端末Ｄ１０４間の帯域が所定値以下になった場合に帯域減少通知を中継端末Ｅ１０５に送信する。これにより、中継端末Ｅ１０５は、データパケットの通信に用いている選択経路の帯域が所定の閾値以下になったことを瞬時に判断できる。そのため、中継端末Ｅ１０５は、データパケットの通信に用いている選択経路の帯域が所定の閾値以下になった場合に、選択された経路候補の中から２番目に帯域が広い経路に切替えることができる。その結果、通信の中断を無くすことができる。

　さらに、現在の経路推定の期間内に経路候補の中から２番目に帯域が広い経路に切替えた場合であっても、次の経路推定の際に最も帯域が広い経路に切替えて通信を継続する。これにより、２番目に帯域が広い経路を使用する期間を経路推定の期間より短くできるので、通信の中断を無くしつつ、通信品質を高く維持できる。

　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、各経路に対して非同期に経路推定を行う場合について説明する。経路減少通知を送られた直後には、経路の帯域推定を行うことはほとんどの場合で意味が無い。本実施の形態では、このような状況で送信端末が経路推定を行うタイミングを変更する方式について述べる。

　図２６から図２８は、図８の状態から中継端末Ｃ１０３－受信端末Ｄ１０４間のリンク帯域が減少し、中継端末Ｃ１０３が、送信端末Ａ１０１に向けて帯域減少通知を送信している場合の状態遷移図である。図２６は、帯域減少通知が中継端末Ｃ１０３から送信端末Ａ１０１に送信された時刻Ｔ４の状態を示している。図２７は、送信端末Ａ１０１が帯域減少通知を受信した後、経路候補３について経路推定を行った時刻Ｔ５の状態を示している。図２８は、送信端末Ａ１０１が時刻Ｔ５の次に経路候補３について経路推定を行った時刻Ｔ６の状態を示している。

　図２６において、経路の帯域は、経路候補１が４．５Ｍｂｐｓとなり、経路候補２が２６．７Ｍｂｐｓとなり、経路候補３が２０Ｍｂｐｓとなる。送信端末Ａ１０１は、中継端末Ｃ１０３から中継端末Ｂ１０２を介して帯域減少通知を受信する。これにより、送信端末Ａ１０１は、中継端末Ｃ１０３－受信端末Ｄ１０４間でのリンク帯域の減少を認識する。このタイミングＴ４にて、送信端末Ａ１０１は、全経路に対して経路探索を開始する。その結果、最適な経路として経路候補２を取得し、経路を経路候補１から経路候補２に切替える。

　図２７において、送信端末Ａ１０１が帯域減少通知を受信した後であって、経路候補３についての次の経路推定のタイミングである時刻Ｔ５では、送信端末Ａ１０１は、経路候補２による送信を行っている。さらに、図２８において、経路候補３の経路推定を行う時刻Ｔ６にて、経路候補３の帯域が増加したことが判明すると、送信端末Ａ１０１は、経路候補３を選択する。なお、送信端末Ａ１０１は、選択されている経路中にあるリンクの増減はデータ送信によって判明するため、選択している経路に対する経路推定は必ずしも行わなくともよい。その場合、帯域の増加を示す帯域増加通知を送ってもよい。

　図２９は、図２６から図２８の状態遷移中の経路選択図である。図２９において、現在経路候補１が経路として選択されているとする。この際、経路候補１について経路推定は停止されている。この状態で、送信端末Ａ１０１が選択経路である経路候補１について帯域減少通知を受けたときに（時刻Ｔ４）、送信端末Ａ１０１は全経路の経路探索を行う。時刻Ｔ４での経路探索によって、送信端末Ａ１０１は、最適な経路として経路候補２を取得し、選択経路を経路候補１から経路候補２に更新する。その後、送信端末Ａ１０１は、経路候補２についての経路推定を停止する。

　送信端末Ａ１０１は、経路候補１について経路として選択しなくなったときから、経路候補３について経路推定を行うタイミングとは非同期に、経路候補１について定期的な経路推定を開始する。但し、各経路候補について経路推定を行う各タイミングの間隔は一定とする。その後、経路候補３の経路推定のタイミングであるＴ６が到来し、送信端末Ａ１０１が経路候補３について経路推定を行う。その結果、経路候補３の帯域が増加したことが判明すると、送信端末Ａ１０１は経路候補３を選択する。なお、経路候補３も経路候補１と同様に帯域減少通知を受けた時に定期的な経路推定のタイマ値をリセットしてもよい。

　これによると、送信端末Ａ１０１は、現在データパケットの通信に用いている経路候補２以外の経路候補３について経路推定の時刻Ｔ６が経過したときに最も帯域が広い経路候補３に経路に切替える。これにより、各経路についての所定期間が経過したときに、そのタイミングで最も帯域が広い経路を選択する。そのため、最も帯域が広い経路で通信を行うので、最も帯域が広い状態での通信時間を長くできる。その結果、通信全体を通じて最も帯域が広い経路を最大限活用できる。

　（実施の形態４）
　次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態３と異なり経路推定の間隔が一定ではなく可変となっている場合について説明する。

　図３０は、経路推定を行う時間間隔が変動する場合の経路選択図である。ＰＬＣのような家電の電源ＯＮ／ＯＦＦに帯域が左右されるネットワークにおいては、帯域変動の多いリンクと少ないリンクとが決まっている。経路推定のパケット量を抑えるためには、変動の多いリンクに対しては頻繁に経路推定し、変動の少ないリンクに対しては時間間隔を広げて経路推定することが好ましい。そこで、帯域減少通知によって、各経路の経路推定のタイミングを変更し、制御パケットによる帯域消費を抑えながら良い帯域の経路を選択している。具体的には、ルートエスティメーションリクエストを送信し、ルートエスティメーションリプライが返信された場合には、次のルートエスティメーションリクエストまでのタイマを２倍に延ばす。一方、帯域減少通知を受信した場合、又は、前回の経路推定と経路推定結果が大きく変動している場合に、タイマの値を所定の最小値（初期値）に設定する。

　図３０において、経路候補１については、経路推定を行った結果、経路候補１の帯域が所定の閾値以下になると、経路推定を行う間隔が所定の最小値に設定される。この場合、経路候補１において帯域が所定の閾値以下になった場合、その経路については帯域の増減が不安定であると推定できる。そこで、経路候補１を帯域の増減が大きい経路と仮定して経路推定を行う間隔を、所定の最小値に設定する。これにより、経路候補１の帯域の増減を小まめに把握できるので、帯域の変動が大きい可能性のある経路をいち早く発見できる。その結果、例えば、動画のような連続したデータを送信する場合には、帯域の変動が大きい可能性のある経路を経路の選択肢から外して、通信の安定を図ることができる。

　また、図３０において、経路候補１について、経路推定の間隔を、所定の最小値に設定した次の経路推定においても経路の帯域が所定値以下である。この場合、経路候補１についての経路推定の間隔を、再度所定の最小値に設定する。これによると、所定の最小値に設定した後の経路推定においても、経路の帯域が所定値以下である場合、帯域の変動が大きい可能性のあるだけではなく、実際に帯域の変動が大きい経路であると判断できる。このように、経路推定の間隔を可変にするだけで、帯域の変動が大きい不安定な経路を発見する処理が容易となる。

　さらに、図３０において、経路候補１について、一旦帯域が所定の閾値以下になった帯域が、所定の閾値以上に回復している。この場合、経路候補１についての経路推定の間隔を、段階的に前記所定間隔に戻している。これによると、経路推定の定間隔を一旦所定の最小値に設定した場合でも、次以降の経路推定において経路の帯域が所定値以下にならなかった場合には、例えば掃除機のスイッチをオンした場合のように一時的な原因に起因する場合には、前記経路は帯域の変動の少ない経路と判断して徐々に前記所定間隔に戻す。これにより、経路推定の間隔を可変にするだけで、その経路が帯域の増減が大きい経路不安定な経路か否かを判断できるので、経路の安定性を判断する処理を容易化できる。

　一方、図３０において、経路候補３については、ルートエスティメーションリクエストに対して、ルートエスティメーションリプライが返信されているので、次のルートエスティメーションリクエストまでのタイマを２倍に延ばしている。なお、本実施の形態では２倍としたが、これに限られるものではない。

　このように、本実施の態様によると、経路の変動特性を考慮した経路推定が可能となる。

　図３１は、経路推定のタイマを調整する場合のフローチャートを示している。図１７で行っている経路推定の処理に加えて、ルートエスティメーションリプライパケットを受信するとタイマ値を２倍にする処理（ステップＳ３２０１）、及び、帯域減少通知を受信すると（ステップＳ３２０２）、タイマ値を初期値（所定の最小値）に戻す処理（ステップＳ３２０３）が追加される。

　（実施の形態５）
　次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５では、１つの最終宛先端末に対して、送信端末が複数存在する場合について説明する。１つの最終宛先端末に対して複数の送信端末が存在する場合には、複数の送信端末の経路を合わせてみると経路分岐端末となる端末が存在する。この経路分岐端末においては、各通信端末が要求している経路本数に対してルートリプライを返信すればよい。すなわち、ルートリプライを複数送信する必要はなく、より状態の良い経路のみを送信すればよい。

　図３２は、送信端末Ａ１０１から最終宛先である受信端末Ｄ１０４に向けてデータ送信中に、送信端末Ｉ３２０１から受信端末Ｄ１０４に向けたデータ送信が開始された場合のネットワーク図である。図３２において、送信端末Ａ１０１は、図８と同様の経路を３つ取得済みであるものとする。送信端末Ａ１０１とは別の送信端末である送信端末Ｉ３２０１は、１つの経路を要求し、送信端末Ｉ３２０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｆ１０６→受信端末Ｄ１０４の経路（経路候補４）を取得したものとする。リンクの帯域情報は、図３２に示す通りである。この場合、中継端末Ｇ１０７では、最終宛先である受信端末Ｄ１０４に対する経路として経路候補３（送信端末Ａ１０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｈ１０８→受信端末Ｄ１０４）と、経路候補４との２つ経路候補を持つことになる。したがって、図３２に示す例では、中継端末Ｇ１０７が、経路分岐端末となる。

　しかし、中継端末Ｇ１０７は、図１７で説明した経路分岐端末と異なり、リンクの帯域情報を各送信端末（送信端末Ａ１０１及び送信端末Ｉ３２０１）に１つずつ返せばよい。そこで、中継端末Ｇ１０７は、各送信端末には、保持している経路のうち、より良い状態の経路情報を返信するものとする。具体的には、図３２では、経路候補４（中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｆ１０６→受信端末Ｄ１０４）の方が、経路候補３（中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｈ１０８→受信端末Ｄ１０４）に比べて状態が良い。そのため、中継端末Ｇ１０７は、経路候補３のルートリプライを経路候補４の一部で変更して、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｆ１０６→受信端末Ｄ１０４として、送信端末Ａ１０１返信する。

　図３３Ａ，Ｂは、中継端末Ｇ１０７で送受信されるルートリプライパケットを示す図である。図３３Ａにおいて、中継端末Ｇ１０７が中継端末Ｈ１０８から受信したルートリプライは、経路候補３として、送信端末Ａ１０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｈ１０８→受信端末Ｄ１０４を示している。それに対して、図３３Ｂを参照して、中継端末Ｇ１０７が送信端末Ａ１０１に送信するルートリプライは、経路候補３を送信端末Ａ１０１→中継端末Ｇ１０７→中継端末Ｆ１０６→受信端末Ｄ１０４に変更している。それに伴い、中継端末Ｇ１０７－中継端末Ｈ１０８間のリンク帯域（３３０１）が６０Ｍｂｐｓに、中継端末Ｈ１０８のアドレス（３３０２）がＨに、及び中継端末Ｈ１０８－受信端末Ｄ１０４間のリンク帯域（３３０３）が６０Ｍｂｐｓに、中継端末Ｇ１０７－中継端末Ｆ１０６間のリンク帯域（３３１１）が１００Ｍｂｐｓに、中継端末Ｆ１０６のアドレス（３３１２）がＦに、及び中継端末Ｆ１０６－受信端末Ｄ１０４間のリンク帯域（３３１３）が６０Ｍｂｐｓに、各々変更されている。

　図３４は、図３３に対応する経路選択図である。図３４において、送信端末Ｉ３２０１から経路探索が行われた場合に、経路候補４が作成されている。そして、経路候補４が作成された次の経路推定の時に、経路候補４が送信端末Ａ１０１から受信端末Ｄ１０４までの通信に用いられる経路として選択されていることがわかる。これにより、より良い経路を選択する確率が向上していることがわかる。

　以上のように、本態様によれば、送信端末Ａ１０１は、経路候補１から３の中の一つの経路である経路候補３を構成する中継端末Ｇ１０７から、中継端末Ｇ１０７と経路候補３をそれまで構成していなかった中継端末Ｆ１０６との間に新たな経路が作成されて送信端末Ａ１０１に至る経路候補４が増加した旨の通知を受信する。送信端末Ａ１０１は、増加した経路候補４の帯域が経路候補３の帯域より広い場合は、経路候補３を経路候補４に置き換える。これにより、通信後に生じた経路の変化も考慮して最も帯域が広い経路を選択できる。そのため、予め選択した所定数の経路である経路候補１から３を維持しながら、経路探索パケットを再度ブロードキャストすることなく経路候補４を得て、帯域が所定の閾値以下になりにくい経路に更新できる。ここで、中継端末Ｇ１０７と中継端末Ｆ１０６との間に新たな経路候補４が作成される場合は、送信端末Ａ１０１と同一送信先である受信端末Ｄ１０４に対して、別の送信端末である送信端末Ｉ３２０１が中継端末Ｇ１０７、及び中継端末Ｆ１０６を介した経路を作成した場合である。

　さらに、中継端末Ｇ１０７と中継端末Ｆ１０６との間の帯域が所定の閾値以下になった場合には、中継端末Ｇ１０７は送信端末Ａ１０１にその旨を通知してもよい。この場合、送信端末Ａ１０１は、置き換えた経路候補４を元の経路候補３に戻すこともできる。これによると、経路候補４の帯域の減少後も予め選択した経路の数を維持できるので、切替えるバックアップとしての経路の数を確保して、通信の中断の発生を予防できる。

　本発明によれば、電力線を用いたアドホックネットワーク等において、制御パケットの送信に消費される帯域を低く抑えたままで、最も状態の良い経路を確保できる通信端末及び通信方法等を提供できる。

１０１～１０８、３２０１　通信端末
１０９　アドホックネットワークのサービスエリア
１１０～１１２　カバーエリア
３０１　メモリ
３０２　ＣＰＵ
３０３　ネットワークインターフェース
４０１　パケット受信部
４０２　経路選択部
４０３　経路探索・推定スケジューラ
４０４　経路候補保持部
４０６　経路探索部
４０７　経路推定部
４０８　経路比較部
４０９　パケット送信部

Claims

　アドホックネットワークを構成する通信端末であって、
　少なくとも１つの中継端末を介して、受信端末に対してデータパケットを通信する通信部と、
　前記データパケットの通信に先立って、前記受信端末までの経路作成に用いる第１制御パケットをブロードキャストし、前記第１制御パケットの応答結果に基づいて、前記受信端末に至る経路を通信状態が良い順番で所定数選択すると共に、
　前記データパケットの通信中において、所定時間間隔毎に、前記選択された所定数の経路を構成する各中継端末に通信状態の変化を確認する第２制御パケットをユニキャストして、前記第２制御パケットの応答結果に基づいて、前記データパケットの通信に用いている経路を、前記選択された所定数の経路の中で最も通信状態が良い経路に切替えて前記データパケットの通信を継続する制御部とを備える、通信端末。
　前記制御部は、帯域が広い経路を通信状態が良い経路とすることを特徴とする、請求項１に記載の通信端末。
　前記制御部は、遅延時間が小さい経路を通信状態が良い経路とすることを特徴とする、請求項１に記載の通信端末。
　前記アドホックネットワークは、ＰＬＣを用いて接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の通信端末。
　前記制御部は、前記所定時間間隔内に、前記データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になった場合、前記選択された所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替えることを特徴とする、請求項２に記載の通信端末。
　前記通信部は、前記データパケットの通信に用いている経路を構成する中継端末から、当該通信に用いている経路の少なくとも一部の帯域が所定値以下になった旨を通知する帯域減少通知を受信し、
　前記制御部は、前記通信部を介して、前記帯域減少通知を受信した場合、当該帯域減少通知に基づいて、前記データパケットの通信に用いている経路の帯域が所定値以下になったと判断することを特徴とする、請求項５に記載の通信端末。
　前記制御部は、前記選択された所定数の経路の中から次に帯域が広い経路に切替えた場合、現在の所定時間間隔において前記選択された所定数の経路を構成する各中継端末に前記第２制御パケットをユニキャストし、前記第２制御パケットの応答の結果に基づいて、次の所定時間間隔に用いる所定数の経路の中で最も帯域が広い経路を選択し、前記次の所定時間間隔の開始の際に、前記選択された最も帯域が広い経路に切替えて、前記データパケットの通信を継続することを特徴とする、請求項５に記載の通信端末。
　前記所定時間間隔は、前記選択された所定数の経路毎に設けられ、
　前記選択された所定数の経路毎に設けられた所定時間間隔は、相互に非同期であることを特徴とする、請求項１に記載の通信端末。
　前記データパケットの通信に用いている経路を第１経路とすると、
　前記制御部は、前記第１経路以外の第２経路の帯域が、前記第１経路より広くなったことが前記第２経路についての所定時間経過後に判明した場合に、前記第２経路の所定時間経過後に、前記データパケットの通信に用いている経路を前記第２経路に切替えることを特徴とする、請求項８に記載の通信端末。
　前記通信部は、前記選択された所定数の経路の中で一の経路を構成する第１中継端末から、前記第１中継端末と前記一の経路をそれまで構成していなかった第２中継端末との間に新たな経路が作成されて、前記受信端末に至る前記一の経路が増加した旨の通知を受信し、
　前記制御部は、前記増加した一の経路の中で最も帯域が広い経路に、前記一の経路を置き換えることを特徴とする、請求項２に記載の通信端末。
　前記第１中継端末と前記一の経路をそれまで構成していなかった第２中継端末との間に新たな経路が作成される場合とは、前記受信端末と同一の送信先に対して、他の通信端末が送信元として前記第１中継端末及び前記第２中継端末を介した経路を作成した場合であることを特徴とする、請求項１０に記載の通信端末。
　前記通信部は、前記第１中継端末と前記第２中継端末との間の帯域が所定値以下になった場合、その旨を通知する帯域減少通知を受信し、
　前記制御部は、前記通信部を介して、前記帯域減少通知を受信した場合、前記置き換えた一の経路を元の一の経路に戻すことを特徴とする、請求項１０に記載の通信端末。
　前記制御部は、前記選択された所定数の経路の中のいずれかの経路において帯域が所定値以下になった場合、その経路については前記第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、所定の最小時間間隔に設定することを特徴とする、請求項２に記載の通信端末。
　前記制御部は、前記第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、所定の最小時間間隔に設定した経路について、次以降の所定時間間隔内において前記経路の帯域が所定値以下にならなかった場合、段階的に前記所定時間間隔に戻すことを特徴とする、請求項１１に記載の通信端末。
　前記制御部は、前記第２制御パケットをユニキャストする所定時間間隔を、所定の最小時間間隔に設定した経路について、次以降の所定時間間隔内においても前記経路の帯域が所定値以下になった場合、再度所定の最小時間間隔に設定することを特徴とする、請求項１２に記載の通信端末。
　アドホックネットワークを構成し、送信端末と受信端末との間でデータパケットを中継する通信端末であって、
　前記送信端末によって、前記受信端末までの経路が、通信状態が良い順番に所定数選択されており、
　前記通信端末は、
　　前記データパケットを通信する通信部と、
　　前記データパケットの通信中において、前記送信端末が所定時間間隔毎にユニキャストした制御パケットに基づいて、前記通信端末が前記選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置するか否かを判断し、前記通信端末が前記選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置する場合には、前記データパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になると、前記分岐点を経由する他の経路の中から最も通信状態の良い経路を選択して、前記データパケットの通信に用いている経路を切替える制御部とを備える、通信端末。
　アドホックネットワークを構成する通信端末が実施する通信方法であって、
　少なくとも１つの中継端末を介して、受信端末に対してデータパケットを通信するステップと、
　前記データパケットの通信に先立って、前記受信端末までの経路作成に用いる第１制御パケットをブロードキャストするステップと、
　前記第１制御パケットの応答結果に基づいて、前記受信端末に至る経路を通信状態が良い順番で所定数選択するステップと、
　前記データパケットの通信中において、所定時間間隔毎に、前記選択された所定数の経路を構成する各中継端末に通信状態の変化を確認する第２制御パケットをユニキャストするステップと、
　前記第２制御パケットの応答結果に基づいて、前記データパケットの通信に用いている経路を前記選択された所定数の経路の中で最も通信状態が良い経路に切替えて前記データパケットの通信を継続するステップとを備える、通信方法。
　アドホックネットワークを構成し、送信端末と受信端末との間でデータパケットを中継する通信端末が実施する通信方法であって、
　前記送信端末によって、前記受信端末までの経路が、通信状態が良い順番に所定数選択されており、
　前記データパケットを通信するステップと、
　前記データパケットの通信中において、前記通信端末が所定時間間隔毎にユニキャストした制御パケットに基づいて、前記通信端末が前記選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置するか否かを判断するステップと、
　前記通信端末が前記選択された所定数の経路の中の二以上の経路の分岐点に位置する場合には、前記データパケットの通信に用いている帯域が所定値以下になると、前記分岐点を経由する他の経路の中から最も通信状態の良い経路を選択して、前記データパケットの通信に用いている経路を切替えるステップとを備える、通信方法。