JP2008067066A - Radio communication network system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio communication network system in which a user can access a desired base station highly efficiently. <P>SOLUTION: Radio WAN terminals 1-4 and radio LAN terminals 5, 6 form a single path or a multi-hop access path used for accessing a radio WAN base station 10 and radio LAN base stations 20, 30. The base stations 10, 20 and 30 each control a specific terminal selected from among the radio terminals 1-4, 5 and 6 so as to maintain radio communication throughput using a plurality of radio communication paths and to execute path switching processing for relatively decrease a delay time of radio communication using the plurality of radio communication paths. The specific terminal executes path switching processing in accordance with control by the base stations. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、無線通信ネットワークシステムに関し、特に、無線通信環境に適した無線システムを異なる複数の無線システムから選択して無線通信を行なう無線通信ネットワークシステムに関するものである。   The present invention relates to a wireless communication network system, and more particularly to a wireless communication network system that performs wireless communication by selecting a wireless system suitable for a wireless communication environment from a plurality of different wireless systems.

近年、携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＥＥＥ８０２系の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の多様な無線システムの利用拡大が進んでいる。また、ユビキタス通信においては、センサーネットワークが構成され、ＺｉｇＢｅｅ等の近距離無線システムの利用も予想される。   In recent years, the use of various wireless systems such as mobile phones, PHS (Personal Handyphone System), IEEE802 wireless LAN (Local Area Network), and Bluetooth has been expanded. In ubiquitous communication, a sensor network is configured, and the use of short-range wireless systems such as ZigBee is also expected.

このような、無線システムは、利用拡大と多様化とが急速に進み、異なる周波数帯域および異なる通信方式を持つ多様な無線システムが混在する無線通信環境となりつつあり、多様なアプリケーションの利用が期待されている。   Such wireless systems are rapidly expanding and diversifying their use, becoming a wireless communication environment in which various wireless systems having different frequency bands and different communication methods are mixed, and various applications are expected to be used. ing.

一方、無線リソースは、有限であるため、無線システムの利用拡大と多様化に従い、無線リソースの枯渇が懸念される。この問題を解決する技術として、コグニティブ無線技術が提案されている（非特許文献１）。   On the other hand, since radio resources are limited, there is a concern that radio resources will be depleted as the use of radio systems expands and diversifies. As a technique for solving this problem, a cognitive radio technique has been proposed (Non-Patent Document 1).

そして、コグニティブ無線技術は、異なる複数の無線システムを装備した基地局と、同様に異なる複数の無線システムを装備した端末とのネットワークにおいて、無線通信状況およびユーザ要求に応じて、複数の無線システムを適宜使い分け、または同時に利用する技術である。
原田，“コグニティブ無線を利用した通信システムに関する基礎検討”，信学技報，ＳＲ２００５−１７，ｐｐ．１１７−１２４，２００５． D. Bertsekas, and R. Gallager, Data Networks, Prentice-Hall Inc 1987. L. Kleinrock, “Communication Nets: Stochastic Message Flow and Delay”, McGraw-Hill, 1964. J. P. Kelly, “Reversibility and Stochastic Networks”, John Willy & Sons, 1979. L. Walrand, “Probabilistic Look at Networks of Quasi-Reversible Queues”, IEEE Trans Inf Theory, IT-29, pp.825-831, 1983. J. Little, “A Proof of the Quenching Formula L=λW”, Opre Res J. 18:172-174, 1961. 笠原正治,”インターネットトラヒックモデリング−通信トラヒック理論からインターネット設計理論へ−”, 信学会技報, NS2001-217, pp.25-30, 2002. S-T. Sheu and J. Chen, “A Novel Delay-Oriented Shortest Path Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks”, in Proc. IEEE ICC ’01, 2001. R. L. Rivert, “Network Control by Bayessian Broadcast”, Report MIT/LCS/TM-285, 1985. D. J. Aldous, “Ultimate Instability of Exponential Back-Off Protocol for Acknowledgment-Based Transmission Control of Random Access Communication Channels”, IEEE Trans Inf Theory, Vol. IT-33, No.2, pp.219-223, 1987. IEEEStd 802.16-2004,”Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”, 2004. S. Wecker, ”The Digital Network Architecture”, IEEE Trans Comm, COM-28, pp.510-526, 1980. D. S. J. De Couto, D. Aguayo, B. A. Chambers, and R. Morris, “Performance of Multihop Wireless Networks: Shortest Path is Not Enough”, Proceedings of the First Workshop on Hot Topics in Networking (HotNets-I), 2002. S-T. Sheu and J. Chen, “A Novel Delay-Oriented Shortest Path Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks”, in Proc. IEEEICC’01,2001. And in cognitive radio technology, in a network of a base station equipped with a plurality of different radio systems and a terminal equipped with a plurality of similarly different radio systems, a plurality of radio systems are arranged according to radio communication conditions and user requests. It is a technique that is used properly or used at the same time.
Harada, “Basic study on communication system using cognitive radio”, IEICE Technical Report, SR2005-17, pp. 117-124, 2005. D. Bertsekas, and R. Gallager, Data Networks, Prentice-Hall Inc 1987. L. Kleinrock, “Communication Nets: Stochastic Message Flow and Delay”, McGraw-Hill, 1964. JP Kelly, “Reversibility and Stochastic Networks”, John Willy & Sons, 1979. L. Walrand, “Probabilistic Look at Networks of Quasi-Reversible Queues”, IEEE Trans Inf Theory, IT-29, pp.825-831, 1983. J. Little, “A Proof of the Quenching Formula L = λW”, Opre Res J. 18: 172-174, 1961. Masaharu Kasahara, “Internet Traffic Modeling: From Communication Traffic Theory to Internet Design Theory”, IEICE Technical Report, NS2001-217, pp.25-30, 2002. ST. Sheu and J. Chen, “A Novel Delay-Oriented Shortest Path Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks”, in Proc. IEEE ICC '01, 2001. RL Rivert, “Network Control by Bayessian Broadcast”, Report MIT / LCS / TM-285, 1985. DJ Aldous, “Ultimate Instability of Exponential Back-Off Protocol for Acknowledgment-Based Transmission Control of Random Access Communication Channels”, IEEE Trans Inf Theory, Vol. IT-33, No.2, pp.219-223, 1987. IEEEStd 802.16-2004, “Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”, 2004. S. Wecker, “The Digital Network Architecture”, IEEE Trans Comm, COM-28, pp.510-526, 1980. DSJ De Couto, D. Aguayo, BA Chambers, and R. Morris, “Performance of Multihop Wireless Networks: Shortest Path is Not Enough”, Proceedings of the First Workshop on Hot Topics in Networking (HotNets-I), 2002. ST. Sheu and J. Chen, “A Novel Delay-Oriented Shortest Path Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks”, in Proc. IEEEICC'01, 2001.

しかし、現在のコグニティブ無線ネットワークにおいては、複数の無線システムの各々は、端末と基地局との間で、直接、無線通信を行なうものであるため、各端末が所望の基地局に高能率でアクセスすることが困難であるという問題がある。   However, in the current cognitive radio network, each of the plurality of radio systems performs radio communication directly between the terminal and the base station, so that each terminal accesses the desired base station with high efficiency. There is a problem that it is difficult to do.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、所望の基地局に高能率でアクセス可能な無線通信ネットワークシステムを提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a wireless communication network system capable of accessing a desired base station with high efficiency.

この発明による無線通信ネットワークシステムは、複数の基地局と、複数の無線装置とを備える。複数の基地局は、相互に異なる複数の無線システムを装備し、各々が装備した無線システムを用いて無線通信を行なう。複数の無線装置は、各々が複数の無線システムとマルチホップ無線システムとを装備し、各々が複数の無線システムから選択された少なくとも１つの無線システムとマルチホップ無線システムとを用いて複数の基地局のうちの所望の基地局にアクセスする。複数の基地局の各々は、複数の無線装置のうちのｎ（ｎは３以上の整数）個の無線装置が少なくとも１つの無線システムとマルチホップ無線システムとを用いて複数の無線通信経路により自己と無線通信を行なう場合、複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、複数の無線通信経路を用いた無線通信の遅延時間を相対的に低下させる経路切換処理を行なうようにｎ個の無線装置のうちの特定無線装置を制御する。そして、特定無線装置は、基地局からの制御に応じて、経路切換処理を行なう。   A wireless communication network system according to the present invention includes a plurality of base stations and a plurality of wireless devices. The plurality of base stations are equipped with a plurality of mutually different wireless systems, and perform wireless communication using the wireless systems equipped with each. The plurality of radio apparatuses each include a plurality of radio systems and a multi-hop radio system, and each of the plurality of base stations uses at least one radio system and the multi-hop radio system selected from the plurality of radio systems. The desired base station is accessed. Each of the plurality of base stations is configured such that n (n is an integer of 3 or more) of the plurality of wireless devices are self-transmitted by a plurality of wireless communication paths using at least one wireless system and a multi-hop wireless system. When performing wireless communication, a path switching process is performed to maintain the throughput of wireless communication using a plurality of wireless communication paths and relatively reduce the delay time of wireless communication using the plurality of wireless communication paths. To control a specific wireless device among n wireless devices. Then, the specific wireless device performs route switching processing according to control from the base station.

好ましくは、複数の基地局の各々は、複数の無線通信経路の各々における待機トラフィック数を演算し、その演算した複数の待機トラフィック数のうち最大の待機トラフィック数を有する無線通信経路を選択し、その選択した無線通信経路を構成する特定無線装置へ経路切換処理を行なうための経路切換指示を送信する。特定無線装置は、経路切換指示に応じて、経路切換処理を行なう。   Preferably, each of the plurality of base stations calculates the number of standby traffic in each of the plurality of wireless communication paths, and selects the wireless communication path having the maximum number of standby traffic among the calculated plurality of standby traffic numbers, A route switching instruction for performing a route switching process is transmitted to the specific wireless device constituting the selected wireless communication route. The specific wireless device performs route switching processing in response to the route switching instruction.

好ましくは、複数の基地局の各々は、最大の待機トラフィック数を有する無線通信経路がマルチホップ無線システムを用いて無線通信を行なうためのマルチホップ無線通信経路である場合、マルチホップ無線通信経路を構成するｉ（ｉは２≦ｉ＜ｎを満たす整数）個の無線装置のうち自己からｘ（ｘは正の整数）ホップ目に位置する特定無線装置へ経路切換指示を送信する。   Preferably, each of the plurality of base stations determines the multi-hop wireless communication path when the wireless communication path having the maximum number of standby traffic is a multi-hop wireless communication path for performing wireless communication using the multi-hop wireless system. Among the i (where i is an integer satisfying 2 ≦ i <n) constituent elements, a route switching instruction is transmitted from itself to a specific wireless device located at the x (x is a positive integer) hop.

好ましくは、複数の基地局の各々は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の経路切換処理において最大の待機トラフィック数を有する第１のマルチホップ無線通信経路がｔ−１回目の経路切換処理において最大の待機トラフィック数を有する第２のマルチホップ無線通信経路と同じであるとき、ｔ−１回目の経路切換処理におけるホップ数と同じホップ数である前記ｘホップ目に位置する特定無線装置へ経路切換指示を送信し、第１のマルチホップ無線通信経路が第２のマルチホップ無線通信経路と異なるとき、ｘ＋１ホップ目に位置する特定無線装置へ経路切換経路を送信する。   Preferably, in each of the plurality of base stations, the first multi-hop wireless communication path having the maximum number of standby traffic in the t (t is an integer of 2 or more) route switching process is the t-1th route switching process. Is the same as the second multi-hop wireless communication path having the maximum number of waiting traffics at the same time, the specific wireless device located at the x-th hop having the same number of hops as the number of hops in the t-1th path switching process A route switching instruction is transmitted, and when the first multi-hop wireless communication route is different from the second multi-hop wireless communication route, the route switching route is transmitted to the specific wireless device located at the x + 1 hop.

好ましくは、特定無線装置は、自己の周囲に存在する無線装置との間の無線通信経路のうち待機トラフィック数が最小である無線通信経路を探索し、経路切換指示に応じて、探索した無線通信経路へ経路を切換える。   Preferably, the specific wireless device searches for a wireless communication route having a minimum number of standby traffic among wireless communication routes with wireless devices existing around the specific wireless device, and searches for the wireless communication searched according to the route switching instruction. Switch route to route.

好ましくは、特定無線装置は、探索した無線通信経路へ経路を切換えるための切換先無線装置を含む経路切換応答を基地局へ送信し、基地局から応答確認を受信すると、探索した無線通信経路へ経路を切換える。基地局は、経路切換応答を受信すると、その受信した経路切換応答に含まれる切換先無線装置に応じて、ｎ個の無線装置が自己にアクセスするための複数の無線通信経路の経路トポロジーを更新して応答確認を特定無線装置へ送信する。   Preferably, the specific wireless device transmits a route switching response including a switching destination wireless device for switching the route to the searched wireless communication route to the base station, and upon receiving a response confirmation from the base station, moves to the searched wireless communication route. Switch the route. When the base station receives the path switching response, the base station updates the path topology of a plurality of radio communication paths for n radio apparatuses to access itself according to the switching destination radio apparatus included in the received path switching response. The response confirmation is transmitted to the specific wireless device.

好ましくは、基地局は、切換先無線装置と経路トポロジーとに基づいて、ｎ個の無線装置がループ経路からなる無線通信経路を構成するか否かを判定し、ｎ個の無線装置がループ経路からなる無線通信経路を構成しないとき、応答確認を特定無線装置へ送信する。   Preferably, the base station determines whether or not n radio apparatuses constitute a radio communication path including a loop path based on the switching destination radio apparatus and the path topology, and the n radio apparatuses are loop paths. When the wireless communication path consisting of is not configured, a response confirmation is transmitted to the specific wireless device.

好ましくは、基地局は、切換先無線装置と経路トポロジーとに基づいて、ｎ個の無線装置がループ経路からなる無線通信経路を構成するか否かを判定し、ｎ個の無線装置がループ経路からなる無線通信経路を構成するとき、拒否応答を特定無線装置へ送信する。特定無線装置は、拒否応答に応じて、探索した無線通信経路への経路切換を中止する。   Preferably, the base station determines whether or not n radio apparatuses constitute a radio communication path including a loop path based on the switching destination radio apparatus and the path topology, and the n radio apparatuses are loop paths. When a wireless communication path consisting of is configured, a rejection response is transmitted to the specific wireless device. The specific wireless device stops the path switching to the searched wireless communication path in response to the rejection response.

好ましくは、複数の基地局の各々は、複数の無線システムのうち、最も通信範囲が広い無線システムを用いて経路切換指示を特定無線装置へ送信する。   Preferably, each of the plurality of base stations transmits a route switching instruction to the specific wireless device using a wireless system having the widest communication range among the plurality of wireless systems.

この発明においては、複数の基地局の各々は、複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、複数の無線通信経路を用いた無線通信の遅延時間を相対的に低下させる経路切換処理を行なうようにｎ個の無線装置のうちの特定無線装置を制御する。そして、特定無線装置は、基地局からの制御に応じて、経路切換処理を行なう。その結果、無線通信ネットワークシステムにおいては、スループットを維持し、かつ、遅延時間を相対的に低下させる無線通信が行なわれる。   In this invention, each of the plurality of base stations maintains the throughput of wireless communication using a plurality of wireless communication paths, and relatively reduces the delay time of wireless communication using the plurality of wireless communication paths. A specific wireless device among the n wireless devices is controlled so as to perform the route switching process. Then, the specific wireless device performs route switching processing according to control from the base station. As a result, in the wireless communication network system, wireless communication is performed that maintains the throughput and relatively reduces the delay time.

したがって、この発明によれば、高能率で所望の基地局にアクセスできる。   Therefore, according to the present invention, a desired base station can be accessed with high efficiency.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図１は、この発明の実施の形態による無線通信ネットワークシステムの概略図である。無線通信ネットワークシステム１００は、無線ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）端末１〜４と、無線ＬＡＮ端末５，６と、無線ＷＡＮ基地局１０と、無線ＬＡＮ基地局２０，３０とを備える。   FIG. 1 is a schematic diagram of a wireless communication network system according to an embodiment of the present invention. The wireless communication network system 100 includes wireless WAN (Wide Area Network) terminals 1 to 4, wireless LAN terminals 5 and 6, a wireless WAN base station 10, and wireless LAN base stations 20 and 30.

無線ＬＡＮ端末５および無線ＬＡＮ基地局２０は、無線ＬＡＮセル６０内に存在し、無線ＬＡＮ端末６および無線ＬＡＮ基地局３０は、無線ＬＡＮセル７０内に存在する。そして、無線ＬＡＮ端末５，６は、無線ＬＡＮシステムによってそれぞれ無線ＬＡＮ基地局２０，３０にアクセスする。   The wireless LAN terminal 5 and the wireless LAN base station 20 exist in the wireless LAN cell 60, and the wireless LAN terminal 6 and the wireless LAN base station 30 exist in the wireless LAN cell 70. Then, the wireless LAN terminals 5 and 6 access the wireless LAN base stations 20 and 30 by the wireless LAN system, respectively.

無線ＷＡＮ端末１〜４、無線ＬＡＮ端末５，６、無線ＷＡＮ基地局１０、および無線ＬＡＮ基地局２０，３０は、無線ＷＡＮセル８０内に存在する。そして、無線ＷＡＮ端末１〜４は、無線ＷＡＮ基地局１０に独立にアクセスする。   The wireless WAN terminals 1 to 4, the wireless LAN terminals 5 and 6, the wireless WAN base station 10, and the wireless LAN base stations 20 and 30 exist in the wireless WAN cell 80. Then, the wireless WAN terminals 1 to 4 access the wireless WAN base station 10 independently.

無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０は、それぞれ、有線ケーブル４１〜４３によってインターネット等のネットワーク５０に接続される。また、端末５１〜５４は、パーソナルコンピュータおよびサーバ等からなり、ネットワーク５０に接続される。   The wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 are connected to a network 50 such as the Internet by wired cables 41 to 43, respectively. The terminals 51 to 54 are composed of a personal computer, a server, and the like, and are connected to the network 50.

無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６の各々は、後述するように、複数の無線システムおよびマルチホップ無線システムを装備し、その装備した複数の無線システムおよびマルチホップ無線システムを適宜使い分け、または同時に使用して所望の基地局にアクセスする。   As will be described later, each of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 includes a plurality of wireless systems and a multi-hop wireless system, and appropriately uses the equipped multiple wireless systems and multi-hop wireless systems. Or simultaneously to access the desired base station.

無線ＷＡＮ基地局１０または無線ＬＡＮ基地局２０，３０は、後述する方法によって、無線通信ネットワークシステム１００におけるネットワークコストが最小となるように無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６が行なう無線通信の経路を制御する。   The wireless WAN base station 10 or the wireless LAN base stations 20 and 30 are wirelessly performed by the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 so that the network cost in the wireless communication network system 100 is minimized by a method described later. Control the communication path.

なお、無線通信ネットワークシステム１００は、次の特徴を有する。   The wireless communication network system 100 has the following characteristics.

（Ａ）無線ＷＡＮ基地局１０がカバーする通信領域であるアクセスネットワーク内に、１個以上の無線ＬＡＮ基地局が一様に分布する。そして、いずれの無線ＬＡＮ基地局も、共通のアクセスネットワークに収容される。   (A) One or more wireless LAN base stations are uniformly distributed in an access network that is a communication area covered by the wireless WAN base station 10. Both wireless LAN base stations are accommodated in a common access network.

（Ｂ）無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６は、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０と通信可能であり、マルチホップ端末間通信において無線ＷＡＮ基地局１０または無線ＬＡＮ基地局２０，３０へ中継する機能を有する。   (B) The wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 can communicate with the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30, and the wireless WAN base station 10 or the wireless LAN in the multi-hop communication between terminals. It has a function of relaying to the LAN base stations 20 and 30.

（Ｃ）無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６は、無線ＷＡＮ基地局１０へのアクセス、無線ＬＡＮ基地局２０，３０へのアクセスおよびマルチホップ端末間通信の３種類の通信を同時に実施可能であり、これらの３種類の通信にトラフィックを分岐する機能を有する。   (C) The wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 simultaneously perform three types of communication: access to the wireless WAN base station 10, access to the wireless LAN base stations 20 and 30, and communication between multihop terminals. It can be implemented and has a function of branching traffic into these three types of communications.

図２は、図１に示す無線ＷＡＮ端末１の構成を示す概略ブロック図である。無線ＷＡＮ端末１は、アンテナ１１と、無線モジュール１２〜１４と、スイッチング手段１５と、コントローラ１６と、アプリケーションプロセッサ１７と、探索モジュール１８と、バスＢＳとを含む。   FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the wireless WAN terminal 1 shown in FIG. The wireless WAN terminal 1 includes an antenna 11, wireless modules 12 to 14, a switching unit 15, a controller 16, an application processor 17, a search module 18, and a bus BS.

スイッチング手段１５、コントローラ１６、アプリケーションプロセッサ１７および探索モジュール１８は、バスＢＳによって相互に接続される。無線モジュール１２〜１４は、スイッチング手段１５に接続される。   The switching means 15, the controller 16, the application processor 17 and the search module 18 are connected to each other by a bus BS. The radio modules 12 to 14 are connected to the switching unit 15.

アンテナ１１は、無線通信空間を介して他の無線ＷＡＮ端末または無線ＬＡＮ端末からデータを受信し、その受信したデータを無線モジュール１２〜１４の少なくとも１つへ出力するとともに、無線モジュール１２〜１４の少なくとも１つからのデータを無線通信空間を介して他の無線ＷＡＮ端末または無線ＬＡＮ端末へ送信する。   The antenna 11 receives data from other wireless WAN terminals or wireless LAN terminals via the wireless communication space, and outputs the received data to at least one of the wireless modules 12 to 14. Data from at least one is transmitted to another wireless WAN terminal or wireless LAN terminal via the wireless communication space.

無線モジュール１２〜１４は、それぞれ、異なる無線システムを装備する。より具体的には、無線モジュール１２は、無線ＷＡＮシステム（ＩＥＥＥ８０２．１６）を装備し、無線モジュール１３は、無線ＬＡＮシステム（ＩＥＥＥ８０２．１１ｊ）を装備し、無線モジュール１４は、複数の端末を介して無線通信を行なうマルチホップ無線システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）を装備する。   Each of the wireless modules 12 to 14 is equipped with a different wireless system. More specifically, the wireless module 12 is equipped with a wireless WAN system (IEEE802.16), the wireless module 13 is equipped with a wireless LAN system (IEEE802.11j), and the wireless module 14 is connected via a plurality of terminals. Equipped with a multi-hop wireless system (IEEE802.11g) for wireless communication.

そして、無線モジュール１２は、無線ＷＡＮシステムを用いてアンテナ１１を介して無線ＷＡＮ基地局１０と無線通信を行なう。この場合、無線モジュール１２は、２〜１１ＧＨｚの周波数、約１５Ｍｂｐｓの伝送速度、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の変調方式およびＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）のアクセス方式を用いる。   The wireless module 12 performs wireless communication with the wireless WAN base station 10 via the antenna 11 using the wireless WAN system. In this case, the radio module 12 uses a frequency of 2 to 11 GHz, a transmission rate of about 15 Mbps, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation scheme, and a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access Amplification Association).

また、無線モジュール１３は、無線ＬＡＮシステムを用いてアンテナ１１を介して無線ＬＡＮ基地局２０または３０と無線通信を行なう。この場合、無線モジュール１３は、２．４ＧＨｚの周波数、５４Ｍｂｐｓの伝送速度、ＯＦＤＭの変調方式およびＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス方式を用いる。   The wireless module 13 performs wireless communication with the wireless LAN base station 20 or 30 via the antenna 11 using a wireless LAN system. In this case, the wireless module 13 uses a frequency of 2.4 GHz, a transmission rate of 54 Mbps, an OFDM modulation scheme, and a CSMA / CA access scheme.

更に、無線モジュール１４は、マルチホップ無線システムを用いて、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０のいずれかを送信先とする無線通信経路を確立し、その確立した無線通信経路を介して送信先と無線通信を行なう。この場合、無線モジュール１４は、２．４ＧＨｚの周波数、５４Ｍｂｐｓの伝送速度、ＤＳＳＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の変調方式およびＣＡＭＡ／ＣＡのアクセス方式を用いる。   Further, the wireless module 14 uses a multi-hop wireless system to establish a wireless communication path with the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 as a transmission destination, and the established wireless communication path Wireless communication with the transmission destination. In this case, the wireless module 14 uses a 2.4 GHz frequency, a transmission rate of 54 Mbps, a DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) modulation scheme, and a CAMA / CA access scheme.

このように、無線モジュール１２〜１４は、相互に異なる無線システムを装備し、その装備した無線システムを用いて、スイッチング手段１５から受けたパケットをスイッチング手段１５からの制御に従って単独または同時に送信する。   As described above, the wireless modules 12 to 14 are equipped with different wireless systems, and transmit the packets received from the switching means 15 singly or simultaneously according to the control from the switching means 15 using the equipped wireless systems.

スイッチング手段１５は、バスＢＳを介してコントローラ１６から経路選択情報を受け、その受けた経路選択情報によって示された経路を用いて所望の基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０のいずれか）にアクセスするように無線モジュール１２〜１４を統合的に制御する。この場合、「統合的に制御する」とは、３個の無線モジュール１２〜１４から選択した少なくとも１つの無線モジュールによって無線通信を実現するように無線モジュール１２〜１４を全体的に制御することを言う。   The switching means 15 receives the route selection information from the controller 16 via the bus BS, and uses the route indicated by the received route selection information to select a desired base station (wireless WAN base station 10 and wireless LAN base station 20,. The wireless modules 12 to 14 are controlled in an integrated manner to access any one of 30). In this case, “integrated control” means that the wireless modules 12 to 14 are entirely controlled so that wireless communication is realized by at least one wireless module selected from the three wireless modules 12 to 14. To tell.

そして、スイッチング手段１５は、経路選択情報によって示された経路を用いて無線通信を行なう無線モジュール（無線モジュール１２〜１４の少なくとも１つの無線モジュール）へアプリケーションプロセッサ１７から受けたパケットを送信する。   Then, the switching unit 15 transmits the packet received from the application processor 17 to a wireless module (at least one wireless module of the wireless modules 12 to 14) that performs wireless communication using the route indicated by the route selection information.

コントローラ１６は、他の無線ＷＡＮ端末または他の無線ＬＡＮ端末からＨｅｌｌｏメッセージを受信するとともに、その受信したＨｅｌｌｏメッセージから他の無線ＷＡＮ端末のＩＤまたは他の無線ＬＡＮ端末のＩＤを抽出し、その抽出したＩＤからなる隣接端末リストを作成する。   The controller 16 receives a Hello message from another wireless WAN terminal or another wireless LAN terminal, extracts an ID of another wireless WAN terminal or an ID of another wireless LAN terminal from the received Hello message, and extracts the extracted An adjacent terminal list including the IDs is created.

また、コントローラ１６は、探索モジュール１８によって最小経路コストが探索されると、送信先ＩＰアドレス、転送先ＩＰアドレス、最小経路コストおよび無線ＷＡＮ端末１のＩＰアドレスを含む経路情報を生成し、その生成した経路情報をスイッチング手段１５および無線モジュール１２〜１４を用いて無線ＷＡＮ端末１の近傍端末へ送信する。   Further, when the search module 18 searches for the minimum path cost, the controller 16 generates path information including the transmission destination IP address, the transfer destination IP address, the minimum path cost, and the IP address of the wireless WAN terminal 1, The route information thus transmitted is transmitted to the neighboring terminals of the wireless WAN terminal 1 using the switching means 15 and the wireless modules 12-14.

また、コントローラ１６は、探索モジュール１８によって最小経路コストが探索されると、送信先ＩＰアドレス、転送先ＩＰアドレスおよび最小経路コストからなる経路テーブルを作成し、その作成した経路テーブルを保持する。   In addition, when the search module 18 searches for the minimum route cost, the controller 16 creates a route table including the transmission destination IP address, the transfer destination IP address, and the minimum route cost, and holds the created route table.

更に、コントローラ１６は、無線ＷＡＮ端末１におけるトラフィック発生率を取得する。   Furthermore, the controller 16 acquires the traffic occurrence rate in the wireless WAN terminal 1.

更に、コントローラ１６は、無線ＷＡＮ基地局１０または無線ＬＡＮ基地局２０，３０から経路切換指示を受信すると、探索モジュール１８によって探索された最小コスト経路（経路コストが最小である経路）へ無線通信経路を切換えるために、切換先ＩＰアドレスを含む経路切換応答を作成してスイッチング手段１５へ出力する。そして、コントローラ１６は、無線ＷＡＮ基地局１０または無線ＬＡＮ基地局２０，３０から経路切換の応答確認を受信すると、最小コスト経路へ無線通信経路を切換える。   Further, when the controller 16 receives a route switching instruction from the wireless WAN base station 10 or the wireless LAN base stations 20 and 30, the wireless communication route to the minimum cost route searched by the search module 18 (route having the smallest route cost). In order to switch, the path switching response including the switching destination IP address is created and output to the switching means 15. When the controller 16 receives a path switching response confirmation from the wireless WAN base station 10 or the wireless LAN base stations 20 and 30, the controller 16 switches the wireless communication path to the minimum cost path.

アプリケーションプロセッサ１７は、パケットを生成し、その生成したパケットをスイッチング手段１５へ送信する。   The application processor 17 generates a packet and transmits the generated packet to the switching unit 15.

探索モジュール１８は、経路コストの初期値を生成し、その生成した経路コストの初期値を無線ＷＡＮ端末１の近傍端末へ送信する。また、探索モジュール１８は、無線ＷＡＮ端末１の近傍端末から経路コストの初期値を受信すると、その受信した経路コストの初期値を用いて、後述する方法によって、無線ＷＡＮ端末１から送信先の端末までの経路の最小経路コストを演算する。そして、探索モジュール１８は、その演算した最小経路コストをコントローラ１６へ出力する。   The search module 18 generates an initial value of the route cost and transmits the generated initial value of the route cost to the neighboring terminals of the wireless WAN terminal 1. Further, when the search module 18 receives the initial value of the route cost from the neighboring terminal of the wireless WAN terminal 1, the search module 18 uses the received initial value of the route cost to transmit the destination terminal from the wireless WAN terminal 1 by a method described later. The minimum route cost of the route to is calculated. Then, the search module 18 outputs the calculated minimum path cost to the controller 16.

なお、図１に示す無線ＷＡＮ端末２〜４および無線ＬＡＮ端末５，６の各々も、図２に示す無線ＷＡＮ端末１の構成と同じ構成からなる。   Note that each of the wireless WAN terminals 2 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 shown in FIG. 1 has the same configuration as that of the wireless WAN terminal 1 shown in FIG.

図３は、図１に示す無線ＷＡＮ基地局１０の一部の構成を示す概略図である。無線ＷＡＮ基地局１０は、図２に示す無線ＷＡＮ端末１の無線モジュール１４および探索モジュール１８を削除し、無線ＷＡＮ端末１のコントローラ１６をコントローラ１６Ａに代えたものであり、その他は、無線ＷＡＮ端末１の構成と同じである。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a partial configuration of the wireless WAN base station 10 shown in FIG. The wireless WAN base station 10 is obtained by deleting the wireless module 14 and the search module 18 of the wireless WAN terminal 1 shown in FIG. 2 and replacing the controller 16 of the wireless WAN terminal 1 with a controller 16A. The others are wireless WAN terminals. The configuration is the same as that of FIG.

無線ＷＡＮ基地局１０においては、無線モジュール１２は、無線ＷＡＮシステムを用いて無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６と無線通信を行なうとともにマルチホップ無線システムを用いたマルチホップ無線通信によるパケットを無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６から受信し、無線モジュール１３は、無線ＬＡＮシステムを用いて無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６と無線通信を行なうとともにマルチホップ無線システムを用いたマルチホップ無線通信によるパケットを無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６から受信する。   In the wireless WAN base station 10, the wireless module 12 performs wireless communication with the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 using the wireless WAN system and uses multihop wireless communication using the multihop wireless system. Packets are received from the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6, and the wireless module 13 performs wireless communication with the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 using the wireless LAN system and Packets by multi-hop wireless communication using a hop wireless system are received from the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6.

コントローラ１６Ａは、無線ＷＡＮ基地局１０にアクセスするための複数の経路の各々において経路コストを後述する方法によって演算する。そして、コントローラ１６Ａは、その演算した複数の経路コストを用いて、経路コストが最大である経路を選択し、その選択した経路を構成する特定端末（無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６のいずれか）へ経路切換指示を無線モジュール１２を用いて送信する。   The controller 16A calculates a path cost in each of a plurality of paths for accessing the wireless WAN base station 10 by a method described later. Then, the controller 16A uses the calculated plurality of route costs to select the route having the maximum route cost, and the specific terminals (the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 5) constituting the selected route. 6), a route switching instruction is transmitted using the wireless module 12.

また、コントローラ１６Ａは、特定端末から経路切換応答を受信すると、その受信した経路切換応答に含まれる切換先ＩＰアドレスに基づいて、ループ経路が形成されるか否かを判定する。そして、コントローラ１６Ａは、ループ経路が形成されないと判定したとき、確認応答を生成し、その生成した確認応答を無線モジュール１２を用いて特定端末へ送信する。一方、コントローラ１６Ａは、ループ経路が形成されると判定したとき、拒否応答を生成し、その生成した拒否応答を無線モジュール１２を用いて特定端末へ送信する。   Further, when receiving a path switching response from the specific terminal, the controller 16A determines whether or not a loop path is formed based on the switching destination IP address included in the received path switching response. When the controller 16A determines that the loop path is not formed, the controller 16A generates a confirmation response and transmits the generated confirmation response to the specific terminal using the wireless module 12. On the other hand, when it is determined that a loop route is formed, the controller 16 </ b> A generates a rejection response and transmits the generated rejection response to the specific terminal using the wireless module 12.

図１に示す無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々も、図３に示す無線ＷＡＮ基地局１０と同じ構成からなる。   Each of the wireless LAN base stations 20 and 30 shown in FIG. 1 has the same configuration as the wireless WAN base station 10 shown in FIG.

図１に示す無線通信ネットワークシステム１００においては、無線ＷＡＮ端末１〜４、無線ＬＡＮ端末５，６、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、自己のＩＤを含むＨｅｌｌｏメッセージを生成して定期的に送信する。そして、無線ＷＡＮ端末１〜４、無線ＬＡＮ端末５，６、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、隣接する端末または基地局からＨｅｌｌｏメッセージを受信し、その受信したＨｅｌｌｏメッセージから隣接する端末または基地局のＩＤを抽出するとともに、その抽出したＩＤからなる隣接端末リストを作成する。   In the wireless communication network system 100 shown in FIG. 1, each of the wireless WAN terminals 1 to 4, the wireless LAN terminals 5 and 6, the wireless WAN base station 10, and the wireless LAN base stations 20 and 30 includes a Hello message including its own ID. Generate and send periodically. Then, each of the wireless WAN terminals 1 to 4, the wireless LAN terminals 5 and 6, the wireless WAN base station 10, and the wireless LAN base stations 20 and 30 receives the Hello message from the adjacent terminal or base station, and the received Hello An ID of an adjacent terminal or base station is extracted from the message, and an adjacent terminal list including the extracted ID is created.

また、無線ＷＡＮ端末１〜４、無線ＬＡＮ端末５，６、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、自己におけるトラフィック発生率を演算する。   In addition, each of the wireless WAN terminals 1 to 4, the wireless LAN terminals 5 and 6, the wireless WAN base station 10, and the wireless LAN base stations 20 and 30 calculate their own traffic occurrence rate.

そうすると、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６は、作成した隣接端末リストを無線ＷＡＮ基地局１０または無線ＬＡＮ基地局２０，３０へ送信する。   Then, the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 transmit the created adjacent terminal list to the wireless WAN base station 10 or the wireless LAN base stations 20 and 30.

そして、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６から隣接端末リストを受信するとともに、その受信した隣接端末リストに基づいて、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６のトポロジーを認識し、その認識したトポロジーに基づいて、無線通信ネットワークシステム１００における複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、その無線通信の遅延時間を低下させるように無線通信経路の経路切換を特定端末（無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６のいずれか）に指示する。   Each of the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 receives the adjacent terminal list from the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6, and based on the received adjacent terminal list. , Recognizing the topology of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6, and based on the recognized topology, maintaining the throughput of wireless communication using a plurality of wireless communication paths in the wireless communication network system 100; In addition, a specific terminal (any one of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6) is instructed to switch the wireless communication path so as to reduce the delay time of the wireless communication.

複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、その無線通信の遅延時間を低下させるには、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６から無線ＷＡＮ基地局１０への直接通信を無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６間のマルチホップ無線通信に切換えることが有効であるが、この有効性について説明する。   In order to maintain the throughput of wireless communication using a plurality of wireless communication paths and to reduce the delay time of the wireless communication, the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 to the wireless WAN base station 10 It is effective to switch the direct communication to multi-hop wireless communication between the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6. This effectiveness will be described.

［数理モデル］
（ａ）アクセス経路の解析モデル
マルチホップ無線通信の有効性を検証するために、次の３つの経路が定義された。 [Mathematical model]
(A) Access route analysis model In order to verify the effectiveness of multi-hop wireless communication, the following three routes were defined.

（Ｒ１）Ｗ−経路
Ｗ−経路は、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６のいずれかと無線ＷＡＮ基地局１０との間の直接通信による経路であり、単一リンクからなる。 (R1) W-route The W-route is a route by direct communication between any one of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6, and the wireless WAN base station 10, and includes a single link.

（Ｒ２）Ｌ−経路
Ｌ−経路は、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６のいずれかと無線ＬＡＮ基地局２０，３０との間の直接通信による経路であり、単一リンクからなる。 (R2) L-route The L-route is a route by direct communication between any one of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6, and the wireless LAN base stations 20 and 30, and consists of a single link. .

（Ｒ３）マルチホップアクセス経路
マルチホップアクセス経路は、端末間のマルチホップ無線通信による基地局までの通信経路であり、複数のリンクが連結構成される。 (R3) Multi-hop access route A multi-hop access route is a communication route to a base station by multi-hop wireless communication between terminals, and a plurality of links are connected.

図１に示す無線通信ネットワークシステム１００は、多数の端末から構成され、個々の端末におけるトラフィックは、無線通信ネットワークシステム１００全体のトラフィックよりも十分に小さいと考えられる。   The wireless communication network system 100 shown in FIG. 1 is composed of a large number of terminals, and the traffic at each terminal is considered to be sufficiently smaller than the traffic of the entire wireless communication network system 100.

従って、上記の各経路Ｒ１〜Ｒ３を構成するリンクをＭ／Ｍ／１の待ち行列システムとして見なす。即ち、リンクへのトラフィック（以下、パケット）の到着間隔と、そのパケットの処理時間は指数分布であり（パケットサイズが指数分布であり、パケットの処理時間がパケットサイズに比例するので、パケットの処理時間は、指数分布となる）、パケット到着間隔とパケット処理時間とは、相互に独立であると仮定する。   Therefore, the links constituting the routes R1 to R3 are regarded as an M / M / 1 queuing system. That is, the arrival interval of traffic (hereinafter referred to as a packet) to the link and the processing time of the packet are exponentially distributed (the packet size is exponentially distributed and the packet processing time is proportional to the packet size. It is assumed that the packet arrival interval and the packet processing time are mutually independent.

しかし、無線システムのパケット処理時間は、メディア制御遅延および再送などが含まれるため、パケットサイズに依存して指数分布とするモデル化では不十分である。また、無線システムのリンクは、送受信で近傍端末と通信メディアを共有するため、リンクへのパケット到着率とリンクでのパケット処理時間に相関が生じ、Ｍ／Ｍ／１の仮定が成り立たない。   However, since the packet processing time of the wireless system includes media control delay and retransmission, modeling with an exponential distribution depending on the packet size is insufficient. Further, since the link of the wireless system shares communication media with neighboring terminals for transmission and reception, there is a correlation between the packet arrival rate at the link and the packet processing time at the link, and the assumption of M / M / 1 does not hold.

そこで、解析可能性の観点からリンクをＭ／Ｍ／１の待ち行列システムとしてモデル化し、マルチホップアクセス経路の特性を説明し、パケット到着率とパケット処理時間に相関を有し、パケット処理時間が指数分布に従わない無線システムのリンクの場合においても、Ｍ／Ｍ／１と同様の特性であることを示すことによってモデルの不適合性を補うものとする。   Therefore, the link is modeled as an M / M / 1 queuing system from the viewpoint of analysis possibility, the characteristics of the multi-hop access path are explained, the packet arrival rate and the packet processing time are correlated, and the packet processing time is Even in the case of a link of a wireless system that does not follow the exponential distribution, it is assumed that the incompatibility of the model is compensated by showing that the characteristics are similar to M / M / 1.

（ｂ）単一リンクのコスト
図４は、単一リンクおよび連結リンクを説明するための概念図である。端末ｉにおけるパケットの平均到着率をＦ_ｉ（ｐａｃｋｅｔｓ／ｓｅｃ）とし、端末ｉと端末ｊとの間のリンクの通信容量（平均パケット処理時間の逆数、即ち、パケット処理率）をＣ_ｉｊ（ｐａｃｋｅｔｓ／ｓｅｃ）とすると、このリンクにおけるコストｄ_ｉｊは、Ｍ／Ｍ／１の待ち行列システムに基づき、次式のようになる（図４の（ａ）参照）。 (B) Cost of a single link FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a single link and a connected link. The average packet arrival rate at terminal i is F _i (packets / sec), and the communication capacity of the link between terminal i and terminal j (reciprocal of average packet processing time, ie, packet processing rate) is C _ij (packets / Sec), the cost d _ij in this link is expressed by the following equation based on the M / M / 1 queuing system (see FIG. 4A).

式（１）は、リンク内に待機する平均パケット数（処理中のパケットを含む）となり、平均遅延時間１／（Ｃ_ｉｊ−Ｆ_ｉ）にパケット到着率Ｆ_ｉを乗じた値である。従って、この発明においては、コストｄ_ｉｊとは、「リンク内の待機トラフィック数」を言う。ここで、平均遅延時間とは、パケットが到着し、待ち行列で待機し、更にパケットの送信が完了するまでの時間の平均である。即ち、平均遅延時間は、各パケットの待ち行列内での待機時間と処理時間との和の平均である。 Equation (1) is the average number of packets waiting in the link (including the packet being processed), and is a value obtained by multiplying the average delay time 1 / (C _ij −F _i ) by the packet arrival rate F _i . Therefore, in the present invention, the cost d _ij refers to “the number of waiting traffic in the link”. Here, the average delay time is an average of time until a packet arrives, waits in a queue, and transmission of the packet is completed. That is, the average delay time is an average of the sum of the waiting time and the processing time in the queue of each packet.

（ｃ）連結リンクのコスト
マルチホップアクセス経路は、構成する各リンクに複数のリンクが合流し、それらのリンクが連結して、木構造のトポロジー（図４の（ｂ）参照）を形成する。従って、マルチホップアクセス経路を構成するリンクでは、合流する複数のリンクから転送されたパケットと、ローカル（＝各端末）で発生するパケットとが重畳して到着する。即ち、マルチホップアクセス経路においてＫｌｅｉｎｒｏｃｋの独立近似（非特許文献３）が成り立ち、連結されたリンクにおいてパケット到着間隔は、パケットサイズとの相関性が失われ、マルチホップアクセス経路は、個々に独立したＭ／Ｍ／１のリンクによるＪａｃｋｓｏｎ網（非特許文献４，５）として考えられる。その結果、各リンクに到着するパケットは、ポアソン過程となり、連結リンクのコストは、Ｊａｃｋｓｏｎ網に従い、次式によって表される。 (C) Cost of Linked Link In the multi-hop access path, a plurality of links join each constituting link, and these links are linked to form a tree topology (see FIG. 4B). Therefore, in the links constituting the multi-hop access path, packets transferred from a plurality of merging links and packets generated locally (= each terminal) arrive in a superimposed manner. That is, Kleinrock's independent approximation (Non-Patent Document 3) is established in the multi-hop access route, and the packet arrival interval in the linked link loses the correlation with the packet size, and the multi-hop access route becomes independent. It can be considered as a Jackson network (Non-Patent Documents 4 and 5) with M / M / 1 links. As a result, the packet arriving at each link becomes a Poisson process, and the cost of the linked link is expressed by the following equation according to the Jackson network.

式（２）において、Ｊ_ｉは、端末ｉに合流するリンク数であり、図４の（ｂ）においては、“ｎ”によって表されている。 In Equation (2), J _i is the number of links that join the terminal i, and is represented by “n” in FIG. 4B.

上述したように、マルチホップアクセス経路は、Ｊａｃｋｓｏｎ網として考えられるので、その経路コストｄ^Ｍは、構成するリンクのコストの和として求まり、次式のようになる。 As described above, since the multi-hop access route can be considered as a Jackson network, the route cost d ^M is obtained as the sum of the costs of the links to be configured, and is expressed by the following equation.

但し、（ｉ，ｊ）は、端末ｉから端末ｊへのリンクであり、Ｒ^Ｍは、マルチホップアクセス経路を構成するリンクの集合である。 However, (i, j) is a link from terminal i to terminal j, and ^RM is a set of links constituting a multi-hop access route.

（ｄ）評価値としてのリンクコスト
上述したように、リンクコストは、パケット到着率Ｆ_ｉに１／（Ｃ_ｉｊ−Ｆ_ｉ）を乗じた値であり、パケット到着率および平均遅延時間は、それぞれ、次のようなネットワークのメトリックとなる。 (D) Link Cost as Evaluation Value As described above, the link cost is a value obtained by multiplying the packet arrival rate F _i by 1 / (C _ij −F _i ), and the packet arrival rate and the average delay time are respectively The network metrics are as follows.

（ｄ−１）パケット到着率：リンクの混み具合を表すメトリックである。パケ
ット到着率が高くなると、処理すべきパケットが大量にリンクに到着して
いることとなる。 (D-1) Packet arrival rate: a metric representing the degree of link congestion. When the packet arrival rate increases, a large amount of packets to be processed have arrived on the link.

（ｄ−２）平均遅延時間：平均遅延時間は、待ち行列での平均待機時間とパケ
ットの平均処理時間（転送時間）からなる。パケットの平均処理時間は、
無線環境におけるリンクの品質（メディア制御遅延時間、送信レート、パ
ケット誤り率）に強く依存する。また、待ち行列での平均待機時間は、待
ち行列内の前方のパケット処理時間に依存する。即ち、平均遅延時間は、
リンク品質を表すメトリックである。 (D-2) Average delay time: The average delay time is composed of an average waiting time in the queue and an average processing time (transfer time) of the packet. The average packet processing time is
It strongly depends on link quality (media control delay time, transmission rate, packet error rate) in the wireless environment. In addition, the average waiting time in the queue depends on the packet processing time ahead in the queue. That is, the average delay time is
It is a metric representing link quality.

上記（１），（２）のことから、リンクコストは、リンクの混み具合とリンクの品質とを乗じた値であり、リンク品質が良い（平均遅延時間が短い）リンクに大量のパケットが分配されていると（パケット到着率が高い）、リンク品質が良くても、リンクコストは、高くなる。一方、リンク品質が低い（平均遅延時間が長い）リンクに、パケットが殆ど分配されない場合、リンクコストは、低い値である。即ち、リンクの混み具合とリンク品質とによるリンクコストから複数のリンクにパケットを適切に分配することが可能である。   From the above (1) and (2), the link cost is a value obtained by multiplying the degree of link congestion and the link quality, and a large amount of packets are distributed to links with good link quality (average delay time is short). If this is done (the packet arrival rate is high), the link cost will be high even if the link quality is good. On the other hand, when almost no packets are distributed to a link with low link quality (long average delay time), the link cost is low. That is, it is possible to appropriately distribute packets to a plurality of links from the link cost depending on the degree of link congestion and link quality.

以上のことから、リンクおよび経路の評価値としてリンクコストを用いることとする。   From the above, the link cost is used as the evaluation value of the link and the route.

（ｅ）リンクの通信容量
各リンクの通信容量Ｃ_ｉｊは、マクロ的な視点からその平均として、次のように設定される。 (E) Link Communication Capacity The communication capacity C _ij of each link is set as follows as an average from a macro viewpoint.

（ｅ−１）Ｗ経路およびＬ経路の通信容量Ｃ_ｉｊは、それぞれのセル内のリン
ク数で該当無線システムの最大通信容量を割った容量とする。 (E-1) The communication capacity C _ij of the W path and the L path is the link capacity in each cell.
The capacity obtained by dividing the maximum communication capacity of the corresponding radio system by the number of

（ｅ−２）マルチホップアクセス経路を構成する複数のリンクは、無線リソー
スを共有する同一ネットワーク内にあると考える。即ち、各リンクの通
信容量Ｃ_ｉｊは、該当無線システムの最大通信容量を連結されたリンク
数で割った容量とし、マルチホップアクセス経路の構成リンクの通信容
量を低く設定する。 (E-2) The plurality of links constituting the multi-hop access path are wireless resources
Are in the same network sharing the network. That is, the communication of each link
The communication capacity C _ij is a link in which the maximum communication capacity of the corresponding wireless system is connected.
The capacity divided by the number and the communication capacity of the constituent links of the multi-hop access route
Set the amount low.

（ｅ−３）複数のマルチホップアクセス経路において、各経路を構成する空間
が重なる場合、複数の端末間経路の各リンクは、無線リソースを共有する
同一のネットワーク内にあると考える。即ち、各リンクの通信容量Ｃ_ｉｊ
は、該当無線システムの最大通信容量を複数のマルチホップアクセス経路
を構成する全リンク数で割った容量とする。従って、マルチホップアクセ
ス経路の構成する空間が他のマルチホップアクセス経路の構成空間と重な
らない空間毎に無線リソースを再利用することになり、マルチホップアク
セス経路のリンクの通信容量Ｃ_ｉｊは、項目（ｅ−２）と同様に低く設定
する。 (E-3) In a plurality of multi-hop access routes, when the spaces constituting each route overlap, each link of the plurality of inter-terminal routes is considered to be in the same network sharing radio resources. That is, the communication capacity C _{ij of} each link
Is the capacity obtained by dividing the maximum communication capacity of the corresponding wireless system by the total number of links that make up multiple multi-hop access routes. Therefore, the wireless resource is reused for each space where the multi-hop access route does not overlap the space of other multi-hop access routes, and the communication capacity C of the link of the multi-hop access route C _ij is set low as in item (e-2).

（ｅ−４）上述した３個の経路（＝Ｗ経路、Ｌ経路およびマルチホップアクセ
ス経路）で用いられる無線システムは、システム間で相互に干渉しないも
のとする。 (E-4) The wireless systems used in the above-mentioned three routes (= W route, L route and multihop access route) shall not interfere with each other.

（ｅ−５）上述した３個の経路（＝Ｗ経路、Ｌ経路およびマルチホップアクセ
ス経路）の使用チャネルは、各システム毎に同一とする。 (E-5) The use channels of the above-mentioned three routes (= W route, L route, and multi-hop access route) are the same for each system.

上述した通信容量の設定においては、マルチホップアクセス経路の通信容量は、Ｗ経路およびＬ経路の通信容量の設定と比較して不利な条件となっている。従って、この発明においては、マルチホップアクセス経路に不利な通信容量の設定において、マルチホップアクセス経路の有効性を示す。   In the communication capacity setting described above, the communication capacity of the multi-hop access route is a disadvantageous condition compared to the setting of the communication capacity of the W route and the L route. Therefore, in the present invention, the effectiveness of the multi-hop access route is shown in setting the communication capacity disadvantageous to the multi-hop access route.

（ｆ）マルチホップアクセス経路の特性
図１に示されているネットワーク構成においてマルチホップアクセス経路の特性を検証する。即ち、１つの無線ＷＡＮ基地局１０と、そのセル８０内に一様に分布した複数の無線ＬＡＮ基地局２０，３０と、セル８０内に一様に分布した端末（無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６）とから構成されるネットワークを考える。 (F) Characteristics of multi-hop access route The characteristics of the multi-hop access route are verified in the network configuration shown in FIG. That is, one wireless WAN base station 10, a plurality of wireless LAN base stations 20 and 30 uniformly distributed in the cell 80, and terminals uniformly distributed in the cell 80 (wireless WAN terminals 1 to 4 and Consider a network composed of wireless LAN terminals 5 and 6).

各端末は、無線ＬＡＮセル６０，７０内に存在する場合、無線ＬＡＮ基地局２０，３０に接続してＬ経路を形成する。それ以外の場合、各端末は、無線ＷＡＮ基地局１０に接続してＷ経路を形成する。更に、各端末は、Ｌ経路と異なる無線ＬＡＮシステムで通信可能な隣接端末と接続し、マルチホップアクセス経路を形成することも可能とする。また、各端末で発生する平均パケット数は、各端末で同一とする。   When each terminal exists in the wireless LAN cells 60 and 70, each terminal is connected to the wireless LAN base stations 20 and 30 to form an L path. In other cases, each terminal is connected to the wireless WAN base station 10 to form a W path. Further, each terminal can be connected to an adjacent terminal that can communicate with a wireless LAN system different from the L path to form a multi-hop access path. The average number of packets generated at each terminal is the same at each terminal.

このようなネットワークにおいて、ネットワーク全体の総コスト（以下、「ネットアークコスト」と言う）は、次式によって表される。   In such a network, the total cost of the entire network (hereinafter referred to as “net arc cost”) is expressed by the following equation.

但し、Ｄ^Ｗは、Ｗ経路のコストの総和であり、Ｄ^Ｌは、Ｌ経路のコストの総和であり、Ｄ^Ｍは、各マルチホップアクセス経路のコストの総和である。 Here, D ^W is the total cost of the W path, D ^L is the total cost of the L path, and D ^M is the total cost of each multi-hop access path.

マルチホップアクセス経路の特性および有効性を、Ｗ経路のパケットを経路切換によりマルチホップアクセス経路へ移動した場合のネットワークコストの変動によって検証する。   The characteristics and effectiveness of the multi-hop access route are verified by the fluctuation of the network cost when the packet of the W route is moved to the multi-hop access route by route switching.

（ｆ−１）各経路のコスト
マルチホップアクセス経路は、ホップ数と合流リンク数に応じて、複数台の無線ＷＡＮ端末と、１台の無線ＬＡＮ端末とを連結して構成される。図５は、Ｗ経路からマルチホップ無線通信経路への切換えを示す概念図である。マルチホップアクセス経路を構成する端末の到着パケットは、全て、Ｗ経路からマルチホップアクセス経路へ移動し、無線ＬＡＮ基地局へ転送されるものとする（図５参照）。即ち、Ｗ経路からマルチホップアクセス経路への経路切換を行なう。 (F-1) Cost of each path The multi-hop access path is configured by connecting a plurality of wireless WAN terminals and one wireless LAN terminal according to the number of hops and the number of merging links. FIG. 5 is a conceptual diagram showing switching from the W path to the multi-hop wireless communication path. It is assumed that all the arrival packets of the terminals constituting the multihop access path move from the W path to the multihop access path and are transferred to the wireless LAN base station (see FIG. 5). That is, the route is switched from the W route to the multi-hop access route.

各マルチホップアクセス経路のホップ数および各リンクへの合流リンク数を同一とした場合、各経路の総コストは、次の式（５）〜（７）のようになる。   When the number of hops of each multi-hop access route and the number of merging links to each link are the same, the total cost of each route is expressed by the following equations (5) to (7).

但し、Ｎ^Ｗは、無線ＷＡＮ接続端末数であり、ｎ^Ｌは、マルチホップアクセス経路に組み込まれる無線ＬＡＮ接続端末数であり、ｊは、マルチホップアクセス経路を構成する各リンクに合流するリンク数であり、Ｃ^Ｗは、Ｗ経路の通信容量であり、ｈは、マルチホップアクセス経路のホップ数であり、Ｎ^Ｌは、無線ＬＡＮ接続端末数であり、Ｃ^Ｌは、Ｌ経路の通信容量であり、Ｃ^Ｍは、マルチホップアクセス経路を構成する各リンクの通信容量であり、Ｆは、各端末のパケット到着率である。 However, N ^W is the number of wireless WAN connection terminals, n ^L is the number of wireless LAN connection terminals incorporated in the multi-hop access route, and j is the number of links joining each link constituting the multi-hop access route. C ^W is the communication capacity of the W path, h is the number of hops of the multi-hop access path, ^NL is the number of wireless LAN connection terminals, and C ^L is the communication capacity of the L path. Yes, C ^M is the communication capacity of each link constituting the multi-hop access path, and F is the packet arrival rate of each terminal.

（ｆ−２）ネットワークコスト
図６は、ネットワークコストとマルチホップアクセス経路へのパケット分配率との関係を示す図である。図６において、縦軸は、ネットワークコストを表し、横軸は、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率を表す。 (F-2) Network Cost FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the network cost and the packet distribution rate to the multi-hop access route. In FIG. 6, the vertical axis represents the network cost, and the horizontal axis represents the packet distribution ratio to the multi-hop access route.

図６に示すネットワークコストは、マルチホップアクセス経路の構成リンクの合流リンク数が“２”である場合の各ホップ数におけるマルチホップアクセス経路へのパケット分配率に応じて式（５）〜（７）を用いて計算されたネットワークコストである。   The network cost shown in FIG. 6 is expressed by equations (5) to (7) according to the packet distribution ratio to the multihop access route in each hop number when the number of merging links of the constituent links of the multihop access route is “2”. ) To calculate the network cost.

なお、ネットワークコストの計算においては、全端末数は、１０００に設定され、無線ＷＡＮセルの半径は、１０００ｍに設定され、無線ＷＡＮの最大通信容量は、１５Ｍｂｐｓに設定され、無線ＬＡＮセルの半径は、５０ｍに設定され、無線ＬＡＮの最大通信容量は、５４Ｍｂｐｓに設定され、端末間通信の通信可能距離は、１００ｍ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｊよりも低い周波数帯を用いることから、ＩＥＥＥ８０２．１１ｊよりも通信距離が長くなる）に設定され、端末間通信の最大通信容量は、５４Ｍｂｐｓに設定された。   In calculating the network cost, the total number of terminals is set to 1000, the radius of the wireless WAN cell is set to 1000 m, the maximum communication capacity of the wireless WAN is set to 15 Mbps, and the radius of the wireless LAN cell is set to 50 m, the maximum communication capacity of the wireless LAN is set to 54 Mbps, and the communicable distance for communication between terminals is 100 m (IEEE802.11g uses a lower frequency band than IEEE802.11j. 11j), and the maximum communication capacity for inter-terminal communication is set to 54 Mbps.

また、ネットワークコストの計算においては、各端末の平均パケット到着間隔は、１ｓｅｃに設定され、平均パケットサイズは、１０Ｋｂｉｔｓに設定され、マルチホップアクセス経路のホップ数は、２ホップ、３ホップ、４ホップ、５ホップおよび６ホップの５通りとし、構成可能なマルチホップアクセス経路数は、ホップ数に比例した面積（端末間通信可能距離の（ホップ数−１）倍にした距離に無線ＬＡＮセルの半径を加えた長さを半径とする円）内にある端末数により制限された。   In calculating the network cost, the average packet arrival interval of each terminal is set to 1 sec, the average packet size is set to 10 Kbits, and the number of hops of the multi-hop access route is 2 hops, 3 hops, 4 hops The number of multi-hop access routes that can be configured is 5 hops and 6 hops, and the number of configurable multi-hop access routes is an area proportional to the number of hops (the number of hops minus 1) (the number of hops that can be communicated between terminals). It is limited by the number of terminals in the circle).

図６は、マルチホップアクセス経路へ経路切換を行なう端末数を増やして、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率を大きくした場合のネットワークコストを示す。図６から分かるように、いずれのホップ数においても、ネットワークコストは、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率が増加するに従って減少する。   FIG. 6 shows the network cost when the number of terminals that perform path switching to the multihop access path is increased to increase the packet distribution ratio to the multihop access path. As can be seen from FIG. 6, in any number of hops, the network cost decreases as the packet distribution ratio to the multi-hop access path increases.

図７は、遅延時間とスループットとの関係を示す図である。図７において、縦軸は、遅延時間を表し、横軸は、スループットを表す。図７に示す遅延時間は、図６に示す５ホップのマルチホップアクセス経路の５つのパケット分配率（０．４，０．５，０．７，０．８，０．９）における基地局に単位時間当たりに到着したパケットの端末から基地局までの遅延時間の和（以下、「遅延時間」と言う）の相関を式（５）〜（７）を用いて算出した結果である。   FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the delay time and the throughput. In FIG. 7, the vertical axis represents the delay time, and the horizontal axis represents the throughput. The delay time shown in FIG. 7 is based on the base station in the five packet distribution ratios (0.4, 0.5, 0.7, 0.8, 0.9) of the 5-hop multi-hop access route shown in FIG. This is the result of calculating the correlation of the sum of delay times from the terminal to the base station (hereinafter referred to as “delay time”) of packets arriving per unit time using equations (5) to (7).

図７から分かるように、パケット分配率が０．７である場合、他のパケット分配率と比較して、最もスループットが向上し、かつ、遅延時間が減少する。パケット分配率が０．７である場合は、図６から分かるように、５ホップ数のマルチホップアクセス経路において、ネットワークコストが最小となるパケット分配率の近傍である。即ち、Ｗ経路のパケットをマルチホップアクセス経路へ移動することによりネットワークコストを減少させることは、その結果としてスループットを維持しつつ、遅延時間を減少させることになる。   As can be seen from FIG. 7, when the packet distribution rate is 0.7, the throughput is improved most and the delay time is reduced as compared with other packet distribution rates. When the packet distribution rate is 0.7, as can be seen from FIG. 6, in the multi-hop access route with 5 hops, it is in the vicinity of the packet distribution rate at which the network cost is minimum. That is, reducing the network cost by moving the W route packet to the multi-hop access route results in a reduction in delay time while maintaining throughput.

これは、端末は、セル内に一様に分散しているので、無線ＷＡＮセル内の端末数とマルチホップアクセス経路の端末数との比率は、そのセル半径と通信可能距離との２乗比となり（１０００^２：１００^２＝１００：１）、Ｗ経路の通信容量は、マルチホップアクセス経路の通信容量と比較して、格段に小さくなることによる。即ち、マルチホップアクセス経路のリンク品質が高い（平均遅延時間が小さい）ことによる。 This is because the terminals are uniformly distributed in the cell, and the ratio between the number of terminals in the wireless WAN cell and the number of terminals in the multi-hop access path is the square ratio between the cell radius and the communicable distance. (1000 ² : 100 ² = 100: 1), and the communication capacity of the W path is significantly smaller than the communication capacity of the multi-hop access path. That is, the link quality of the multi-hop access route is high (average delay time is small).

図８は、ネットワークコストとマルチホップアクセス経路へのパケット分配率との関係を示す図である。図８において、縦軸は、ネットワークコストを表し、横軸は、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率を表す。また、曲線ｋ１は、マルチホップアクセス経路のコストを示し、曲線ｋ２は、Ｗ経路のコストを示し、曲線ｋ３は、ネットワーク全体のネットワークコストを示す。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the network cost and the packet distribution ratio to the multi-hop access route. In FIG. 8, the vertical axis represents the network cost, and the horizontal axis represents the packet distribution ratio to the multi-hop access route. A curve k1 indicates the cost of the multi-hop access route, a curve k2 indicates the cost of the W route, and a curve k3 indicates the network cost of the entire network.

図７において示したように、Ｗ経路のパケットをマルチホップアクセス経路へ分配することによって、ネットワークコストは、減少する。しかし、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率が大きくなると、ネットワークコストは、増加に転じる（図８の曲線ｋ３参照）。これは、パケット分配率が大きくなると、マルチホップアクセス経路の各リンクへのパケット到着率が大きくなり、その結果として、そのコストが増大するためである。   As shown in FIG. 7, the network cost is reduced by distributing the packets of the W path to the multi-hop access path. However, as the packet distribution ratio to the multi-hop access path increases, the network cost starts to increase (see curve k3 in FIG. 8). This is because as the packet distribution rate increases, the packet arrival rate to each link of the multi-hop access route increases, and as a result, its cost increases.

（ｆ−３）パケット分配モデル
図６から図８に示されているように、コストの高いＷ経路からコストの低いマルチホップアクセス経路へ経路切換によりパケットを分配すると、その結果としてスループットを維持しつつ、遅延時間を減少させることができる。 (F-3) Packet distribution model As shown in FIGS. 6 to 8, when packets are distributed by route switching from a high-cost W route to a low-cost multi-hop access route, throughput is maintained as a result. However, the delay time can be reduced.

しかし、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率が大きくなり過ぎると、マルチホップアクセス経路のコストがＷ経路のコストを上回り、コストの低い経路からコストの高い経路へパケットを移動することとなり、その結果として、スループットが低下し、遅延時間が増加へ転じる。従って、最適なパケット分配率があり、また、その最適分配率は、マルチホップアクセス経路のトポロジー（経路数、ホップ数および合流数）により変動する。   However, if the packet distribution ratio to the multi-hop access route becomes too large, the cost of the multi-hop access route exceeds the cost of the W route, and the packet is moved from the low-cost route to the high-cost route. As a result, the throughput decreases and the delay time starts to increase. Therefore, there is an optimal packet distribution rate, and the optimal distribution rate varies depending on the topology of the multi-hop access route (the number of routes, the number of hops, and the number of merges).

ネットワークコストを最小化するパケット分配率を求めるため、各経路の総コストである式（５）〜（７）をパケット到着率Ｆの関数と考え、その導関数を求めると、次のようになる。   In order to obtain the packet distribution rate that minimizes the network cost, equations (5) to (7), which are the total cost of each route, are considered as a function of the packet arrival rate F, and the derivative thereof is obtained as follows. .

式（８）〜（１０）は、いずれも、取り得る値が正であり、また、式（５）〜（７）も同様であるので、各経路の総コストは、パケット到着率に関して凸単調増加関数である。更に、パケット到着率をＷ経路からマルチホップアクセス経路へのパケット分配率として見た場合、マルチホップアクセス経路の総コストは、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率に対して凸単調増加であり、一方、Ｗ経路の総コストおよびＬ経路の総コストは、マルチホップアクセス経路へのパケット分配率に対して凸単調減少となる（図８の曲線ｋ２参照）。   Since all the expressions (8) to (10) have positive values, and the expressions (5) to (7) are also the same, the total cost of each path is a convex monotone with respect to the packet arrival rate. It is an increasing function. Further, when the packet arrival rate is viewed as a packet distribution rate from the W route to the multihop access route, the total cost of the multihop access route is a convex monotonous increase with respect to the packet distribution rate to the multihop access route, On the other hand, the total cost of the W path and the total cost of the L path have a convex monotonous decrease with respect to the packet distribution ratio to the multi-hop access path (see curve k2 in FIG. 8).

ネットワークコストは、凸単調増加関数（図８の曲線ｋ１参照）と凸単調減少関数（図８の曲線ｋ２参照）との和であるため、パケット分配率に対して下向きの凸関数となり、パケット分配率に最適解が存在する。即ち、次式により、解析的に最適解を求めることが可能である。   Since the network cost is the sum of the convex monotone increasing function (see the curve k1 in FIG. 8) and the convex monotone decreasing function (see the curve k2 in FIG. 8), the network cost becomes a downward convex function with respect to the packet distribution rate. There is an optimal solution for the rate. That is, the optimal solution can be obtained analytically by the following equation.

但し、Ｆ^Ｗは、Ｗ経路へ分配されたパケットの到着率であり、Ｆ^Ｌは、Ｌ経路へ分配されたパケットの到着率であり、Ｆ^Ｍは、マルチホップアクセス経路へ分配されたパケットの到着率であり、Ｆ^{ｔｏｔａｌ}は、全パケット到着率の和である。 However, F ^W is the arrival rate of the dispensed packet to W route, F ^L is the arrival rate of the dispensed packet to L paths, F ^M is the distributed packets to the multi-hop access route It is the arrival rate, and F ^total is the sum of all packet arrival rates.

式（１）のリンクコストｄ_ｉｊをパケット到着率Ｆ_ｉに関して導関数を求めると、次のようになる。 The derivative of the link cost d _ij in equation (1) with respect to the packet arrival rate F _i is as follows.

即ち、リンクコスト自身は、パケット到着率に関して凸単調増加関数であり、その和である経路コストも、また、パケット到着率に関して凸単調増加関数である。従って、個々の単独の経路およびリンク間（例えば、Ｗ経路とマルチホップアクセス経路間、２つのマルチホップアクセス経路間）においてもパケット分配に関する特性が成り立つ。   That is, the link cost itself is a convex monotonically increasing function with respect to the packet arrival rate, and the route cost that is the sum thereof is also a convex monotone increasing function with respect to the packet arrival rate. Therefore, characteristics relating to packet distribution are established between individual single paths and links (for example, between a W path and a multi-hop access path, and between two multi-hop access paths).

以上のことから、Ｗ経路からマルチホップアクセス経路への経路切換を用いて、パケットを最適に分配することによって、ネットワークコストが最適化され、その結果としてスループットを維持しつつ、遅延時間を減少させることが可能となる。また、最適なパケット分配率は、パケット到着率と遅延時間とから算出するリンクコストと、経路コストとに基づいて求めることができる。   From the above, the network cost is optimized by optimally distributing packets using route switching from the W route to the multi-hop access route. As a result, the delay time is reduced while maintaining the throughput. It becomes possible. The optimal packet distribution rate can be obtained based on the link cost calculated from the packet arrival rate and the delay time, and the route cost.

（ｇ）マルチアクセス通信におけるマルチホップアクセス経路の特性
上述したマルチホップアクセス経路の特性とその有効性は、無線リンクがＭ／Ｍ／１の待ち行列によりモデル化されることを前提としている。しかし、無線システムは、通信メディアであるチャネル（周波数）を複数の端末と共有するマルチアクセス通信である。そのため、それぞれの通信は、相互に干渉および競合することになる。即ち、無線リンクのパケット到着率とパケット処理時間には、相関が生じる。また、メディアアクセス制御遅延および再送により、そのパケット処理時間は、そのサイズへの依存性が薄れ、指数分布に従わなくなる。従って、パケット到着率とパケット処理時間は、相互に独立であり、そのパケット処理時間の分布は、指数分布とするＭ／Ｍ／１によるモデル化では、無線リンクを適切にモデル化できていない。 (G) Characteristics of Multi-hop Access Route in Multi-Access Communication The above-described characteristics and effectiveness of the multi-hop access route are based on the premise that a wireless link is modeled by an M / M / 1 queue. However, the wireless system is multi-access communication in which a channel (frequency) that is a communication medium is shared with a plurality of terminals. Therefore, each communication will interfere and contend with each other. That is, there is a correlation between the packet arrival rate of the wireless link and the packet processing time. Further, due to media access control delay and retransmission, the packet processing time becomes less dependent on the size and does not follow the exponential distribution. Therefore, the packet arrival rate and the packet processing time are independent of each other, and the distribution of the packet processing time cannot be appropriately modeled by modeling with M / M / 1 having an exponential distribution.

そこで、この発明においては、パケット到着率とパケット処理率とには、相関があり、パケット処理時間が指数分布に従わない無線リンクにおいても、マルチホップアクセス経路の特性と有効性とが成り立つことを示す。   Therefore, in the present invention, there is a correlation between the packet arrival rate and the packet processing rate, and the characteristics and effectiveness of the multi-hop access route are established even in a wireless link where the packet processing time does not follow the exponential distribution. Show.

（ｇ−１）無線システムのパケット処理時間
無線リンクにおけるパケット処理時間は、次の処理遅延時間によって構成される。 (G-1) Packet processing time of the wireless system The packet processing time in the wireless link is configured by the following processing delay time.

（ｉ）無線システムは、通信メディアであるチャネルを共有する。そのため、通信に先立ち、共有するチャネルに関してアクセス制御が必要となる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）におけるアクセス制御では、各ＭＡＣフレーム間には、最低限のＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）と呼ばれる待ち時間がある。その上で、アクセスポイントへのＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）フレームの送信、およびアクセスポイントからのＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ Ｔｏ Ｓｅｎｄ）フレームの受信を経て、各端末は、データフレームの送信が可能となる。更に、各端末は、アクセスポイントからＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）フレームを受信する必要がある。また、チャネルが混雑している場合、各端末は、バックオフによる時間、送信を延期する。チャネルのアクセス制御による遅延時間は、データサイズに依存せず、近傍端末の送受信状況に依存する。以下、この遅延時間をＭＡＣ遅延時間と呼ぶ。   (I) The wireless system shares a channel that is a communication medium. Therefore, access control is required for the shared channel prior to communication. For example, in access control in IEEE 802.11 DCF (Distributed Coordination Function), there is a minimum waiting time called IFS (Inter Frame Space) between each MAC frame. After that, each terminal can transmit a data frame through transmission of an RTS (Request To Send) frame to the access point and reception of a CTS (Clear To Send) frame from the access point. Furthermore, each terminal needs to receive an ACK (Acknowledge) frame from the access point. Also, when the channel is congested, each terminal postpones transmission for the time due to backoff. The delay time due to channel access control does not depend on the data size, but depends on the transmission / reception status of neighboring terminals. Hereinafter, this delay time is referred to as a MAC delay time.

（ｉｉ）各端末は、ＡＣＫフレームの待ち時間が経過してもデータ送信先よりＡＣＫフレームを受信できない場合、データフレームの再送を行なう。再送処理時間は、ＭＡＣ遅延時間に含まれ、無線リンクの品質に強く依存した遅延時間となる。   (Ii) If each terminal cannot receive an ACK frame from the data transmission destination even after the ACK frame wait time has elapsed, it retransmits the data frame. The retransmission processing time is included in the MAC delay time, and is a delay time that strongly depends on the quality of the radio link.

（ｉｉｉ）ＩＥＥＥ８０２．１１は、マルチポート（自動レート制御）機能により、無線環境（パケット誤り率等）に応じて、自動的に送信レートを変更する。また、ＩＥＥＥ８０２．１６も、無線環境に応じて変調方式および符号化率を変更し、送信レートを調整する。これらも、無線リンクの品質に強く依存する。以下、この遅延時間を送信時間と呼ぶ。   (Iii) IEEE802.11 automatically changes the transmission rate according to the wireless environment (packet error rate, etc.) by the multiport (automatic rate control) function. IEEE 802.16 also adjusts the transmission rate by changing the modulation scheme and coding rate according to the radio environment. These too depend strongly on the quality of the radio link. Hereinafter, this delay time is referred to as transmission time.

以上のことから、パケット処理時間は、パケットサイズとの比例関係が薄れ、リンクの品質に強く依存し、リンクへのパケット到着率と相関を持つこととなる。   From the above, the packet processing time is less proportional to the packet size, strongly depends on the link quality, and has a correlation with the packet arrival rate on the link.

（ｇ−２）無線リンクにおけるリンクコスト
パケット到着率とパケット処理時間に相関があり、パケット処理時間が指数分布に従わない無線リンクにおいては、式（１）を用いることができない。しかし、パケット到着間隔が指数分布であるリンクにおいて、Ｌｉｔｔｌｅの定理（非特許文献６）が成立するため、無線リンクのコストは、その平均パケット到着率Ｆ_ｉと平均遅延時間Ｔ_ｉｊとから、次のように容易に求まる (G-2) Link cost in radio link Equation (1) cannot be used in a radio link where the packet arrival rate and the packet processing time are correlated and the packet processing time does not follow the exponential distribution. However, since the Little theorem (Non-Patent Document 6) is established in a link having an exponential distribution of packet arrival intervals, the cost of the radio link is calculated from the average packet arrival rate F _i and the average delay time T _ij. As easily as

また、上記の無線リンクにおける木構造を形成するマルチホップアクセス経路において、構成するリンクへのパケット到着率は、Ｋｌｅｉｎｒｏｃｋの独立近似が成り立ち、指数分布と考えられる（非特許文献７）。即ち、マルチホップアクセス経路を構成するリンクへのパケット分配率と後方リンクのパケット処理時間とは、独立であり、その経路コストは、式（１３）によって示されるリンクコストの和となる。   In addition, in the multi-hop access path forming the tree structure in the above-described wireless link, the packet arrival rate to the constituting link is considered to be an exponential distribution because Kleinrock's independent approximation is established (Non-patent Document 7). That is, the packet distribution ratio to the links constituting the multi-hop access path and the packet processing time of the backward link are independent, and the path cost is the sum of the link costs represented by the equation (13).

（ｇ−３）パケット分配特性
（ｇ−３−１）ＩＥＥＥ８０２．１１による無線システムを用いた場合
無線リンクにおけるパケット分配特性を、無線リンクの遅延時間の特性を基に、ＣＳＭＡ／ＣＡであるＩＥＥＥ８０２．１１を前提として説明する。 (G-3) Packet distribution characteristics (g-3-1) When a wireless system based on IEEE 802.11 is used The packet distribution characteristics in the wireless link are changed to IEEE802 which is CSMA / CA based on the delay time characteristics of the wireless link. .11 is assumed.

図９は、ＤＯＳＰＲにおける
ＣＳＭＡ／ＣＡの遷移状態を示す図である。遅延時間は、待ち行列内待機時間とパケット処理時間とからなる。まず、パケット処理時間について説明する。非特許文献８においては、パケット到着過程をポアソン過程と仮定し、パケット処理時間は、次のように求められる。 FIG. 9 is a diagram showing a transition state of CSMA / CA in DOSPR. The delay time includes a waiting time in the queue and a packet processing time. First, the packet processing time will be described. In Non-Patent Document 8, it is assumed that the packet arrival process is a Poisson process, and the packet processing time is obtained as follows.

但し、Ｐ_ｎ（ｔ）は、時間区間ｔにおいてｎ個のパケットが到着する確率であり、λは、端末ｉのパケット到着率であり、Ｐ_ｏ（ｔ）は、時間区間ｔにおいてパケットが到着しない確率（即ち、送信が成功する確率）であり、｜Ａｄｊ（ｉ）｜は、端末ｉの近傍端末数であり、Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ）は、端末ｉが時間区間ｔでチャネルがアイドル状態であることを検出する確率であり、ｓｌｏｔは、バックオフの単位時間であり、ＤＩＦＳは、分散制御用フレーム間隔（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）であり、ＳＩＦＳは、短フレーム間隔（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）であり、ｂｆは、平均パケットオフ間隔であり、ＥＡ_ｉは、図９の試行状態におけるＭＡＣ遅延時間の期待値であり、ＥＢ_ｉは、図９のバックオフ状態におけるＭＡＣ遅延時間の期待値であり、ＲＴＳは、送信要求フレームの送信時間であり、ＣＴＳは、受信準備完了フレームの送信時間であり、ＤＡＴＡは、データフレーム送信時間であり、ＡＣＫは、確認応答フレームの送信時間であり、ｐｃｋｅｔ＿ｌｅｎは、平均パケットサイズであり、ｔｘ＿ｒａｔｅは、送信レートであり、β_ｉ ^ＭＡＣは、ＭＡＣ遅延時間であり、β_ｉ ^ｔｘは、送信時間であり、Ｓ_ｉは、端末ｉにおけるパケット処理時間である。 Where P _n (t) is the probability of arrival of n packets in time interval t, λ is the packet arrival rate of terminal i, and P _o (t) is the arrival of packets in time interval t (Adj (i) |) is the number of neighboring terminals of terminal i, and P ⁱ _idle (t) is the time interval t for terminal i and the channel is idle. , Slot is a unit time of backoff, DIFS is a frame interval for distributed control (DCF Inter Frame Space), and SIFS is a short frame interval (Short Inter Frame Space) and a, bf is the average packet off interval, EA _i is the expected value of the MAC delay time in attempts state of FIG. 9, EB _i is 9 The expected value of the MAC delay time in the backoff state, RTS is the transmission time of the transmission request frame, CTS is the transmission time of the reception ready frame, DATA is the data frame transmission time, and ACK is , The acknowledgment frame transmission time, packet_len is the average packet size, tx_rate is the transmission rate, β _i ^MAC is the MAC delay time, β _i ^tx is the transmission time, and S _i Is the packet processing time at terminal i.

各リンクで発生するローカルなパケット到着過程は、ポアソン過程であることを前提としており、また、マルチホップアクセス経路を構成するリンクへ転送されるパケット到着過程も、Ｋｌｅｉｎｒｏｃｋの独立近似によりポアソン過程となる。従って、各経路のリンクにおいて、上述した式（１４）〜（２３）が成立する。   It is assumed that the local packet arrival process that occurs in each link is a Poisson process, and the packet arrival process forwarded to the link that constitutes the multi-hop access path is also a Poisson process by Kleinrock's independent approximation. . Therefore, the above-described equations (14) to (23) are established at the links of the respective routes.

式（１７）では、端末ｉと１つのチャネルを共有する近傍端末のパケット到着率の総和に基づき、端末ｉでパケット送信が成功する確率を求めている。従って、パケット処理時間は、近傍端末と共有するチャネル（以下、「共有チャネル」と言う）のパケット到着率と相関を持つ。端末ｉの共有チャネルのパケット到着率をＦ_ｉ ^Ｃと表記し、次の式を式（１７）の代わりに用いて、パケット処理時間Ｓ_ｉとＦ_ｉ ^Ｃとの相関について説明する。 In equation (17), the probability of successful packet transmission at terminal i is obtained based on the sum of packet arrival rates of neighboring terminals sharing one channel with terminal i. Accordingly, the packet processing time has a correlation with the packet arrival rate of a channel shared with neighboring terminals (hereinafter referred to as “shared channel”). The correlation between the packet processing time S _i and F _i ^C will be described using the packet arrival rate of the shared channel of terminal i as F _i ^C and using the following equation instead of equation (17).

Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ）のＦ_ｉ ^Ｃに関する導関数は、次のようになる。 The derivative of P ⁱ _idle (t) with respect to F _i ^C is:

式（２５）から、Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ）は、Ｆ_ｉ ^Ｃが増加すると減少する。即ち、Ｆ_ｉ ^Ｃが増加すると、バックオフ状態へ遷移する確率が増えることになる。試行状態におけるＭＡＣ遅延時間の期待値ＥＡ_ｉと、バックオフ状態におけるＭＡＣ遅延時間の期待値ＥＢ_ｉとを比較すると、明らかにＥＢ_ｉが大きな値となっている。従って、Ｆ_ｉ ^Ｃが増加すると、ＭＡＣ遅延時間β_ｉ ^ＭＡＣは、増加することとなり、次のように示される。 From equation (25), P ⁱ _idle (t) decreases as F _i ^C increases. That is, as F _i ^C increases, the probability of transition to the back-off state increases. When the expected value EA _i of the MAC delay time in the trial state is compared with the expected value EB _i of the MAC delay time in the back-off state, the EB _i is clearly a large value. Therefore, when F _i ^C increases, the MAC delay time β _i ^MAC increases, and is expressed as follows.

続いて、送信時間β_ｉ ^ｔｘについて説明する。式（１８）の２項目の（１−Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ））は、スロットタイムの期間にパケットが１個以上到着する確率である。即ち、（１−Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ））は、衝突の確率である。（１−Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ））の導関数を求めると、次のようになる。 Next, the transmission time β _i ^tx will be described. The two items (1-P ⁱ _idle (t)) in Expression (18) are probabilities that one or more packets will arrive during the slot time period. That is, (1-P ⁱ _idle (t)) is a collision probability. The derivative of (1-P ⁱ _idle (t)) is obtained as follows.

即ち、Ｆ_ｉ ^Ｃが増加すると、衝突の可能性が高くなり、その結果として、マルチレート制御は、送信レートを減少させることとなる。従って、送信レートｔｘ＿ｒａｔｅとＦ_ｉ ^Ｃとの相関は、次式によって表される。 That is, as F _i ^C increases, the likelihood of collision increases, and as a result, multi-rate control decreases the transmission rate. Therefore, the correlation between the transmission rate tx_rate and F _i ^C is expressed by the following equation.

以上より、パケット処理時間Ｓ_ｉとＦ_ｉ ^Ｃとの相関は、式（２６），（２８）に基づいて、次のようになる。 From the above, the correlation between the packet processing time S _i and F _i ^C is as follows based on the equations (26) and (28).

ここで、Ｆ_ｉ ^ＣとＦ_ｉとの相関について説明する。Ｆ_ｉ ^Ｃは、共有チャネルのパケット到着率であり、Ｆ_ｉ ^Ｃが増える場合は、当該端末ｉのパケット到着率Ｆ_ｉが増えるか、またはその近傍端末のパケット到着率が増えるかのいずれかである。従って、Ｆ_ｉ ^Ｃの増加分がδである場合、Ｆ_ｉの増加分の期待値は、δを共有チャネル内の端末数で割った値であり、正の値となる。従って、Ｆ_ｉ ^ＣとＦ_ｉとの相関は、次のようになる。 Here, the correlation between F _i ^C and F _i will be described. F _i ^C is the packet arrival rate of the shared channel. When F _i ^C increases, either the packet arrival rate F _i of the terminal i increases or the packet arrival rate of its neighboring terminals increases. is there. Therefore, when the increment of F _i ^C is δ, the expected value of the increment of F _i is a value obtained by dividing δ by the number of terminals in the shared channel, and is a positive value. Accordingly, the correlation between F _i ^C and F _i is as follows.

更に、式（２９）を式（３０）を用いて表すと次のようになる。   Further, expression (29) is expressed using expression (30) as follows.

即ち、式（３１），（３２）とパケット処理時間Ｓ_ｉとは、取り得る値が正であることから、パケット処理時間Ｓ_ｉは、Ｆ_ｉの凸単調増加関数である。式（１８）の２項目は、衝突確率（１−Ｐ^ｉ _ｉｄｌｅ（ｔ））、衝突に費やされる時間（ＲＴＳ＋２・ＳＩＦＳ）、および再送時間となるＥＢ_ｉから構成される。 That is, since the possible values of the expressions (31) and (32) and the packet processing time S _i are positive, the packet processing time S _i is a convex monotonically increasing function of F _i . The two items of Expression (18) are composed of collision probability (1−P ⁱ _idle (t)), time spent for collision (RTS + 2 · SIFS), and EB _{i which} is a retransmission time.

ＲＴＳ／ＣＴＳを用いない場合、費やされる時間（ＲＴＳ＋２・ＳＩＦＳ）をパケット送信時間β_ｉ ^ｔｘに置き換えることによって、そのパケット処理時間が求まる。従って、ＲＴＳ／ＣＴＳを用いない場合も同様に、パケット処理時間Ｓ_ｉは、Ｆ_ｉの凸単調増加関数である。 When RTS / CTS is not used, the packet processing time is obtained by replacing the time spent (RTS + 2 · SIFS) with the packet transmission time β _i ^tx . Therefore, the packet processing time S _i is also a convex monotonically increasing function of F _i when RTS / CTS is not used.

次に、待ち行列での待機時間Ｗ_ｉと共有チャネルのパケット到着率Ｆ_ｉ ^Ｃとの相関について説明する。パケットが到着したとき、待ち行列に待機しているパケット（処理中のパケットを含まない）において、直前のパケットの処理完了から当該パケットの処理完了までの時間の期待値をＥＷとする。ＥＷは、パケットの送信をしない事象、パケットの送信が成功する事象、およびパケットの送信が失敗（衝突等）する事象の各期間から構成される。 Next, the correlation between the waiting time W _i in the queue and the packet arrival rate F _i ^C of the shared channel will be described. When a packet arrives, the expected value of the time from the completion of processing of the immediately preceding packet to the completion of processing of the packet is assumed to be EW in the packet waiting for the queue (not including the packet being processed). The EW is composed of periods of an event in which packet transmission is not performed, an event in which packet transmission is successful, and an event in which packet transmission fails (such as a collision).

ここで、疑似ベイズアルゴリズム（非特許文献９）と同じ方法を用いてＷ_ｉを近似する。即ち、新着パケットを含めた全てのパケットを再送パケット（送信に失敗したパケット）として扱うこととし、各期間におけるパケット送信確率は、共有チャネルにおいてｎ個の再送パケットがあり、その送信確率がｑの場合、Ｇ＝ｎ・ｑに従うこととする。また、各期間の送信確率は、Ｇを平均とする指数分布とする。以上のことに基づいて、ＥＷを次式に示す。 Here, to approximate the W _i using the same method as pseudo Bayes algorithm [9]. That is, all packets including newly arrived packets are treated as retransmission packets (packets that have failed to be transmitted), and the packet transmission probability in each period is n retransmission packets in the shared channel, and the transmission probability is q. In this case, G = n · q. The transmission probability in each period is assumed to be an exponential distribution with G as an average. Based on the above, EW is shown in the following equation.

更に、上記の式からＥＷを求めると、次のようになる。   Further, when EW is obtained from the above formula, it is as follows.

待機パケット数Ｍは、待ち行列での待機時間Ｗ_ｉと端末ｉのパケット到着率Ｆ_ｉをＬｉｔｔｌｅの定理に適用して、次のように求まる。 The number M of waiting packets is obtained as follows by applying the waiting time W _i in the queue and the packet arrival rate F _i of the terminal _i to the Little theorem.

待機時間Ｗ_ｉは、待機パケットの全てが処理完了する時間Ｍ×ＥＷに現在処理中のパケットの残余処理時間Ｒを加えた時間である。パケットの処理中に新たなパケットが到着する確率は、Ｆ_ｉＳ_ｉであり、その場合のパケットの残余時間は、最大でＳ_ｉである。従って、ＲをＦ_ｉＳ_ｉ ^２として見積もる。その結果、待機時間Ｗ_ｉとそのＦ_ｉ ^Ｃに関する導関数は、次式のようになる。 Waiting time W _i are all waiting packets plus the remaining processing time R of the packet currently being processed in time M × EW to process completion time. The probability of a new packet arriving during packet processing is F _i S _i , and the remaining time of the packet in that case is S _i at the maximum. Therefore, R is estimated as F _i S _i ² . As a result, the derivative of the waiting time W _i and its F _i ^C is as follows:

ここで、待ち行列での待機時間Ｗ_ｉと共有チャネルのパケット到着率Ｆ_ｉ ^Ｃとの相関を得るため、ＥＷのＦ_ｉ ^Ｃに関する導関数を求めると、次のようになる。 Here, in order to obtain the correlation between the waiting time W _i in the queue and the packet arrival rate F _i ^C of the shared channel, the derivative of the EW F _i ^C is obtained as follows.

式（３８）の第１項は、式（２９）から正の値となる。次に、同式の第２項について説明する。Ｇｅ^−Ｇ＋Ｇ−１は、常に０以上の値である。式（２７）によりＦ_ｉ ^Ｃが増えると衝突が増えるため、再送回数が増える。この場合、２進指数バックオフにおいてＧは、増加することが知られている（非特許文献１０）。従って、Ｆ_ｉ ^Ｃが増えると、Ｇは、増加する。即ち、式（３８）の第２項は、正の値となる。以上のことから、式（３８）は、次のようになる。 The first term of equation (38) is a positive value from equation (29). Next, the second term of the formula will be described. Ge ^−G + G−1 is always a value of 0 or more. As F _i ^C increases according to equation (27), collisions increase, so the number of retransmissions increases. In this case, it is known that G increases in binary exponential backoff (Non-Patent Document 10). Therefore, G increases as F _i ^C increases. That is, the second term of the equation (38) is a positive value. From the above, the equation (38) is as follows.

従って、式（２９），（３０），（３９）から、待ち行列での待機時間Ｗ_ｉのＦ_ｉに関する導関数は、次のようになる。 Therefore, from equations (29), (30), and (39), the derivative of the waiting time W _{i in} the queue with respect to F _i is as follows.

式（４０）から、待ち行列での待機時間Ｗ_ｉは、パケット到着率Ｆ_ｉに関して凸単調増加関数であることが分かる。また、遅延時間Ｔ_ｉｊは、Ｗ_ｉとＳ_ｉとの和であることから、遅延時間Ｔ_ｉｊも、パケット到着率Ｆ_ｉに関して凸単調増加関数である。更に、リンクコストｄ_ｉｊは、Ｌｉｔｔｌｅの定理でＤ_ｉｊ＝Ｆ_ｉ×Ｔ_ｉｊとして求まり、リンクコストｄ_ｉｊのパケット到着率Ｆ_ｉに関する導関数は、次のようになる。 From equation (40), it can be seen that the waiting time W _i in the queue is a convex monotonically increasing function with respect to the packet arrival rate F _i . Further, since the delay time T _ij is the sum of W _i and S _i , the delay time T _ij is also a convex monotone increasing function with respect to the packet arrival rate F _i . Further, the link cost d _ij is obtained as D _ij = F _i × T _{ij according to} the Little theorem, and the derivative of the link cost d _ij with respect to the packet arrival rate F _i is as follows.

以上のことから、パケット到着率とパケット処理時間に相関があり、その処理時間が指数分布に従わないＩＥＥＥ８０２．１１の無線リンクにおいても、リンクコストｄ_ｉｊは、パケット到着率Ｆ_ｉに関して凸単調増加関数であり、（ｆ−３）の項目で説明したパケット分配特性が成立することが分かった。 From the above, even in the IEEE 802.11 wireless link where the packet arrival rate and the packet processing time are correlated and the processing time does not follow the exponential distribution, the link cost d _ij is a convex monotonous increase with respect to the packet arrival rate F _i. It was found that the packet distribution characteristic described in the item (f-3) is established.

（ｇ−３−２）ＩＥＥＥ８０２．１６による無線システムを用いた場合
ＩＥＥＥ８０２．１６においては、ＱｏＳがサポートされ、帯域保障が実施される（非特許文献１１）。帯域保障を仮定すると、パケット到着率とパケット処理時間の独立性が成立する。しかし、パケット処理時間の分布は、制御遅延および適応変調制御により、指数分布に従わず、一様分布として考えられる。従って、このような無線リンクは、Ｍ／Ｇ／１待ち行列としてモデル化され得る。Ｍ／Ｇ／１待ち行列におけるリンクコストは、次のように求まる。 (G-3-2) When a wireless system based on IEEE 802.16 is used In IEEE 802.16, QoS is supported and bandwidth guarantee is performed (Non-patent Document 11). Assuming bandwidth guarantee, the independence of packet arrival rate and packet processing time is established. However, the distribution of the packet processing time can be considered as a uniform distribution without following the exponential distribution due to control delay and adaptive modulation control. Thus, such a wireless link can be modeled as an M / G / 1 queue. The link cost in the M / G / 1 queue is determined as follows.

但し、Ｃ_ｉｊは、帯域保障として予約された通信容量であり、Ｘ^２（実際は、式（４２）に示すようにＸの上にバーが存在する、以下同じ）は、パケット処理時間の２次モーメントである。 However, C _ij is a communication capacity reserved for bandwidth guarantee, and X ² (actually, there is a bar on X as shown in the equation (42), the same applies hereinafter) is the secondary of the packet processing time. It is a moment.

Ｃ_ｉｊ，Ｘ^２のいずれも、パケット到着率Ｆ_ｉとは、独立であることから、リンクコストのＦ_ｉに関する導関数は、次のようになる。 Since both C _ij and X ² are independent of the packet arrival rate F _i , the derivative of the link cost regarding F _i is as follows.

従って、ＩＥＥＥ８０２．１６の無線リンクコストも、ＩＥＥＥ８０２．１１と同様にパケット到着率Ｆ_ｉに関して凸単調増加関数であり、（ｆ−３）の項目で説明したパケット分配特性が成立することが分かった。 Therefore, the wireless link cost of IEEE802.16 is also a convex monotonically increasing function with respect to the packet arrival rate F _i as in IEEE802.11, and the packet distribution characteristic described in the item (f-3) is established. .

以上より、無線ＷＡＮ基地局の無線システムをＩＥＥＥ８０２．１６とし、無線ＬＡＮ基地局の無線システムをＩＥＥＥ８０２．１１ｊとし、端末間通信に用いる無線システムをＩＥＥＥ８０２．１１ｇとするコグニティブ無線ネットワークにおいて、マルチホップアクセス経路の特性と有効性は、次のようになる。   As described above, in a cognitive radio network in which the wireless WAN base station wireless system is IEEE802.16, the wireless LAN base station wireless system is IEEE802.11j, and the wireless system used for terminal-to-terminal communication is IEEE802.11g. The characteristics and effectiveness of the route are as follows.

（Ｅｆｆ１）マルチホップアクセス経路へ経路を切換え、適量のパケットを分配することにより、ネットワーク全体のスループットを高く維持しつつ、遅延時間を減少させることが可能である。   (Eff1) By switching the route to the multi-hop access route and distributing an appropriate amount of packets, it is possible to reduce the delay time while maintaining high throughput of the entire network.

（Ｅｆｆ２）マルチホップアクセス経路への最適パケット分配率は、パケット到着率と遅延時間とから算出するリンクコストと経路コストとに基づいて求めることができる。   (Eff2) The optimum packet distribution rate for the multi-hop access route can be obtained based on the link cost and the route cost calculated from the packet arrival rate and the delay time.

上述した数理モデルによって、無線通信ネットワークシステム１００内に存在する無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６は、Ｗ経路のみを用いた無線通信またはＬ経路のみを用いた無線通信によって所望の基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０のいずれか）へアクセスするよりも、Ｗ経路（またはＬ経路）とマルチホップアクセス経路とを用いて所望の基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０のいずれか）へアクセスする方が無線通信ネットワークシステム１００において、スループットを維持しつつ、遅延時間を減少できることが分かった。   According to the mathematical model described above, the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 existing in the wireless communication network system 100 can perform desired communication by wireless communication using only the W path or wireless communication using only the L path. Rather than accessing a base station (one of the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base station 20, 30), a desired base station (wireless WAN base) is used by using the W path (or L path) and the multi-hop access path. It has been found that the delay time can be reduced while maintaining the throughput in the wireless communication network system 100 by accessing the station 10 or the wireless LAN base station 20, 30).

即ち、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６がＷ経路（またはＬ経路）とマルチホップアクセス経路とを併用して所望の基地局へアクセスすることによって、無線通信ネットワークシステム１００においてスループットを維持しつつ、遅延時間を減少できる。   That is, when the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 use the W path (or L path) and the multi-hop access path together to access a desired base station, the wireless communication network system 100 performs throughput. Thus, the delay time can be reduced.

そして、スループットを維持しつつ、遅延時間を減少させる方式で無線通信を行なうためには、時々刻々、変化する無線環境に適応して、経路コスト、究極的には、リンクコストを的確に把握する必要がある。   In order to perform wireless communication in a manner that reduces the delay time while maintaining throughput, the route cost and ultimately the link cost are accurately grasped by adapting to the changing wireless environment. There is a need.

上述したように、無線リンクのリンクコストは、式（１３）によって表されるが、この式（１３）は、時間に非依存（計測時間が無限大）である定常状態の式である。しかし、想定するネットワークは、次の点において定常状態ではなく、変動する環境である。   As described above, the link cost of the radio link is expressed by Expression (13), which is a steady-state expression that is independent of time (measurement time is infinite). However, the assumed network is not a steady state but a fluctuating environment in the following points.

（Ｍ１）リンク品質：無線環境に応じて、ＭＡＣ遅延時間と送信時間が変動し、その結果として、遅延時間が変動する。   (M1) Link quality: The MAC delay time and transmission time vary according to the radio environment, and as a result, the delay time varies.

（Ｍ２）トラフィック：個々の端末から発生するパケット到着率の変動および経路切換によりパケット到着率の変動が発生する。   (M2) Traffic: Variations in packet arrival rates occur due to packet arrival rate variations and path switching that occur from individual terminals.

従って、式（１３）を変動環境にそのまま適用することはできない。そこで、小さな時間区間（ｔ，ｔ＋Δｔ）において、リンクコストを求める必要があるが、Ｌｉｔｔｌｅの定理を用いると、パケットの処理時間分布に依存せずに、次のように容易にリンクコストを求めることができる。   Therefore, Equation (13) cannot be applied to the changing environment as it is. Therefore, it is necessary to obtain the link cost in a small time interval (t, t + Δt), but using the Little theorem, the link cost can be easily obtained as follows without depending on the packet processing time distribution. Can do.

但し、Ｆ_ｉ（ｔ＋Δｔ）は、端末ｉの時間区間（ｔ，ｔ＋Δｔ）におけるパケット到着率であり、Ｔ_ｉｊ（ｔ＋Δｔ）は、リンクｉ，ｊの時間区間（ｔ，ｔ＋Δｔ）における平均遅延時間である。 Where F _i (t + Δt) is the packet arrival rate in the time interval (t, t + Δt) of terminal i, and T _ij (t + Δt) is the average delay time in the time interval (t, t + Δt) of link i, j. is there.

パケット到着率および平均遅延時間は、十分に計測可能なメトリックである。従って、時間区間（ｔ，ｔ＋Δｔ）において、各リンクのパケット到着率と平均遅延時間とを計測することにより、トラフィックの変動と無線リンク品質の変動とに対応してリンクコストを算出できる。   Packet arrival rate and average delay time are well measurable metrics. Therefore, by measuring the packet arrival rate and the average delay time of each link in the time interval (t, t + Δt), the link cost can be calculated corresponding to the traffic fluctuation and the radio link quality fluctuation.

スループットを維持しつつ、遅延時間を減少させるには、リンクコストの総和が最小となるようにマルチホップアクセス経路を探索する必要がある。経路コストは、経路を構成するリンクのリンクコストの和として求まる。想定するコグニティブ無線ネットワークでは、基地局が存在することから、各端末における経路情報とリンクコストとを基地局に集めて、最小コスト経路を探索することも可能である。しかし、リンクコストは、短期間に変動し、無線ＷＡＮでは、収容端末数が多くなることから、端末から基地局への情報伝送による無線リソースの消費は、無視できない量になると考えられる。従って、コストが最小である経路の探索は、端末間で分散的に実施するため、分散型非同期Ｂｅｌｌｍａｎ−Ｆｏｒｄ（非特許文献１２）を用いて、次のように探索する。   In order to reduce the delay time while maintaining the throughput, it is necessary to search for a multi-hop access route so that the total link cost is minimized. The route cost is obtained as the sum of the link costs of the links constituting the route. In the assumed cognitive radio network, since a base station exists, it is possible to collect the route information and link cost in each terminal in the base station and search for the minimum cost route. However, the link cost fluctuates in a short period of time, and the number of accommodated terminals increases in the wireless WAN. Therefore, the consumption of wireless resources due to information transmission from the terminal to the base station is considered to be a non-negligible amount. Therefore, since the search for the route with the lowest cost is performed in a distributed manner between terminals, the search is performed as follows using the distributed asynchronous Bellman-Ford (Non-patent Document 12).

任意の端末ｄまたは基地局ｄがｄからｄまでの経路コストをＤ_ｄ ^ｄ＝０として初期化し、近傍端末ｓへ配信する。近傍端末へ配信する情報を経路情報と呼び、経路情報は、送信先ＩＰアドレス、転送先ＩＰアドレスおよび経路コストを含む。 An arbitrary terminal d or base station d initializes the route cost from d to d as D _d ^d = 0, and distributes it to the neighboring terminal s. Information to be distributed to neighboring terminals is called route information, and the route information includes a transmission destination IP address, a transfer destination IP address, and a route cost.

そして、経路情報を受信した近傍端末ｓは、ｄからｓまでの最小コストとなる経路コストＤ_ｄ ^ｓを次のように求める。 Then, the neighboring terminal s that has received the route information obtains the route cost D _d ^s that is the minimum cost from _{d to} ^s as follows.

但し、Ｎ（ｓ）は、端末または基地局ｓの近傍端末集合であり、ｄ_ｓｍは、端末ｓと近傍端末ｍとの間のリンクのリンクコストである。また、式（４５）は、式（４４）に示す一定時間Δｔにおける待機トラフィック数に基づいて導かれる式であるので、式（４５）における経路コストＤ_ｄ ^ｓは、定常状態における経路コストではなく、短期間Δｔにおける経路コストである。 Here, N (s) is a set of neighboring terminals of the terminal or base station s, and d _sm is the link cost of the link between the terminal s and the neighboring terminal m. Further, since Expression (45) is an expression derived based on the number of standby traffics at the constant time Δt shown in Expression (44), the path cost D _d ^s in Expression (45) is not the path cost in the steady state. , The route cost in the short period Δt.

その後、近傍端末ｓは、最小コストの経路コストＤ_ｄ ^ｓ、送信先ＩＰアドレスｄ、および転送先ＩＰアドレスｓを含む経路情報を近傍端末へ配信する。 Thereafter, the neighboring terminal s distributes the route information including the lowest cost route cost D _d ^s , the transmission destination IP address d, and the forwarding destination IP address s to the neighboring terminal.

図１０は、最小コスト経路の探索を示す概念図である。最小コスト経路を探索する動作について詳細に説明する。端末ａの探索モジュール１８は、経路コストＤ_ａ ^ａ＝０を生成し、その生成した経路コストＤ_ａ ^ａ＝０と、送信先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａと、転送先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａとを含む経路情報ＲＴＩＦ１＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／Ｄ_ａ ^ａ＝０］を生成する。そして、端末ａの探索モジュール１８は、経路情報ＲＴＩＦ１＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／Ｄ_ａ ^ａ＝０］を近傍の端末ｊ，ｋへ送信する。 FIG. 10 is a conceptual diagram showing search for a minimum cost route. The operation for searching for the minimum cost route will be described in detail. Route information search module 18 of the terminal a, generates a route cost _D ^a a = 0, including a route cost _D ^a a = 0 that the generated, a destination IP address = IPaddress_a, and a destination IP address = IPaddress_a RTIF1 = [IPaddress_a / IPaddress_a / D _a ^a = 0] is generated. Then, the search module 18 of the terminal a transmits the route information RTIF1 = [IPaddress_a / IPaddress_a / D _a ^a = 0] to the neighboring terminals j and k.

端末ｊの探索モジュール１８は、端末ａから経路情報ＲＴＩＦ１を受信し、その受信した経路情報ＲＴＩＦ１に含まれるＤ_ａ ^ａ＝０を検出する。そして、端末ｊの探索モジュール１８は、端末ｊと、端末ｊの近傍端末との間の少なくとも１つのリンクにおける平均パケット到着率Ｆ_ｊ（ｔ＋Δｔ）と平均遅延時間Ｔ_ｊｍ（ｔ＋Δｔ）とを計測し、その計測した平均パケット到着率Ｆ_ｊ（ｔ＋Δｔ）および平均遅延時間Ｔ_ｊｍ（ｔ＋Δｔ）を式（４４）に代入して、少なくとも１つのリンクにおけるリンクコストｄ_ｊｍを演算する。 The search module 18 of the terminal j receives the route information RTIF1 from the terminal a and detects D _a ^a = 0 included in the received route information RTIF1. Then, the search module 18 of the terminal j measures the average packet arrival rate F _j (t + Δt) and the average delay time T _jm (t + Δt) in at least one link between the terminal j and the neighboring terminal of the terminal j. Then, the measured average packet arrival rate F _j (t + Δt) and average delay time T _jm (t + Δt) are substituted into equation (44) to calculate the link cost d _jm in at least one link.

そうすると、端末ｊの探索モジュール１８は、Ｄ_ａ ^ａ＝０と、演算したリンクコストｄ_ｊｍとを式（４５）に代入して，端末ａを送信先とする経路のうち、最小コストとなる経路コストＤ_ａ ^ｊを求める。そして、端末ｊの探索モジュール１８は、その求めた経路コストＤ_ａ ^ｊと、送信先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａと、転送先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｊとを含む経路情報ＲＴＩＦ２＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｊ／Ｄ_ａ ^ｊ］を生成し、その生成した経路情報ＲＴＩＦ２＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｊ／Ｄ_ａ ^ｊ］を近傍の端末へ送信する。 Then, the search module 18 of the terminal j substitutes D _a ^a = 0 and the calculated link cost d _jm into the equation (45), and the route having the minimum cost among the routes having the terminal a as the transmission destination. Cost D _a ^j is obtained. The search module 18 of the terminal j then obtains the route information RTIF2 = [IPaddress_a / IPaddress_j / D _a ^j ] including the obtained route cost D _a ^j , destination IP address = IPaddress_a, and destination IP address = IPaddress_j. And the generated route information RTIF2 = [IPaddress_a / IPaddress_j / D _a ^j ] is transmitted to a nearby terminal.

また、端末ｋの探索モジュール１８は、同様にして、端末ａから経路情報ＲＴＩＦ１を受信し、端末ａを送信先とする経路のうち、最小コストとなる経路コストＤ_ａ ^ｋを求める。そして、端末ｋの探索モジュール１８は、その求めた経路コストＤ_ａ ^ｋと、送信先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａと、転送先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｋとを含む経路情報ＲＴＩＦ３＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｋ／Ｄ_ａ ^ｋ］を生成し、その生成した経路情報ＲＴＩＦ３＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｋ／Ｄ_ａ ^ｋ］を近傍の端末へ送信する。 Similarly, the search module 18 of the terminal k receives the route information RTIF1 from the terminal a, and obtains the route cost D _a ^k that is the minimum cost among the routes having the terminal a as the transmission destination. Then, the search module 18 of the terminal k obtains the route information RTIF3 = [IPaddress_a / IPaddress_k / D _a ^k ] including the obtained route cost D _a ^k , the destination IP address = IPaddress_a, and the transfer destination IP address = IPaddress_k. And the generated route information RTIF3 = [IPaddress_a / IPaddress_k / D _a ^k ] is transmitted to nearby terminals.

端末ｉの探索モジュール１８は、端末ｊから経路情報ＲＴＩＦ２＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｊ／Ｄ_ａ ^ｊ］を受信し、端末ｋから経路情報ＲＴＩＦ３＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｋ／Ｄ_ａ ^ｋ］を受信する。そして、端末ｉの探索モジュール１８は、端末ｉと、端末ｉの近傍端末との間の少なくとも１つのリンクにおける平均パケット到着率Ｆ_ｉ（ｔ＋Δｔ）と平均遅延時間Ｔ_ｉｍ（ｔ＋Δｔ）とを計測し、その計測した平均パケット到着率Ｆ_ｉ（ｔ＋Δｔ）および平均遅延時間Ｔ_ｉｍ（ｔ＋Δｔ）を式（４４）に代入して、少なくとも１つのリンクにおけるリンクコストｄ_ｉｍを演算する。 The search module 18 of the terminal i receives the route information RTIF2 = [IPaddress_a / IPaddress_j / D _a ^j ] from the terminal ^j, and receives the route information RTIF3 = [IPaddress_a / IPaddress_k / D _a ^k ] from the terminal k. Then, the search module 18 of the terminal i measures the average packet arrival rate F _i (t + Δt) and the average delay time T _im (t + Δt) in at least one link between the terminal i and a neighboring terminal of the terminal i. Then, the measured average packet arrival rate F _i (t + Δt) and average delay time T _im (t + Δt) are substituted into equation (44) to calculate the link cost d _im in at least one link.

そうすると、端末ｉの探索モジュール１８は、経路情報ＲＴＩＦ２に含まれる経路コストＤ_ａ ^ｊと、経路情報ＲＴＩＦ３に含まれる経路コストＤ_ａ ^ｋとを比較し、小さい方の経路コストを式（４５）のＤ_ａ ^ｍに代入し、演算したリンクコストｄ_ｉｍを式（４５）のｄ_ｓｍに代入して、端末ａを送信先とする経路のうち、最小コストとなる経路コストＤ_ａ ^ｉを求める。そして、端末ｉの探索モジュール１８は、その求めた経路コストＤ_ａ ^ｉと、送信先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａと、転送先ＩＰアドレス＝ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｉとを含む経路情報ＲＴＩＦ４＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｉ／Ｄ_ａ ^ｉ］を生成し、その生成した経路情報ＲＴＩＦ４＝［ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ａ／ＩＰａｄｄｒｅｓｓ＿ｉ／Ｄ_ａ ^ｉ］を近傍の端末へ送信する。 Then, the search module 18 of the terminal i compares the route cost D _a ^j included in the route information RTIF2 with the route cost D _a ^k included in the route information RTIF3, and determines the smaller route cost of the equation (45). Substituting into D _a ^m and substituting the calculated link cost d _im into d _sm in Equation (45), the path cost D _a ⁱ that is the minimum cost among the paths with the terminal a as the transmission destination is obtained. The search module 18 of the terminal i then obtains the route information RTIF4 = [IPaddress_a / IPaddress_i / D _a ⁱ ] including the obtained route cost D _a ⁱ , destination IP address = IPaddress_a, and transfer destination IP address = IPaddress_i. And the generated route information RTIF4 = [IPaddress_a / IPaddress_i / D _a ⁱ ] is transmitted to a nearby terminal.

各端末は、上記の動作を繰り返し行なって送信先（＝端末ａ）に対するマルチホップアクセス経路のうち、最小の経路コストＤ_ａ ^ｍをするマルチホップアクセス経路を探索する。 Each terminal destination repeatedly performed the above operation of the multi-hop access route for (= terminal a), the search for the multi-hop access route to the minimum path cost D _a ^m.

図１０においては、端末ａが経路コストの初期値Ｄ_ａ ^ａ＝０を生成して送信する場合について説明したが、経路コストの初期値Ｄ_ｄ ^ｄ＝０は、任意の端末によって生成され、近傍端末へ送信されるので、各端末は、上記の経路情報ＲＴＩＦの通信を通じて、各送信先（＝経路コストの初期値Ｄ_ｄ ^ｄ＝０を生成した端末）、各送信先へパケットを送信するときの転送先および最小の経路コストＤ_ｄ ^ｓを取得する。 In FIG. 10, the case where the terminal a generates and transmits the initial value D _a ^a = 0 of the route cost has been described, but the initial value D _d ^d = 0 of the route cost is generated by an arbitrary terminal and is in the vicinity Each terminal transmits a packet to each transmission destination (= terminal that has generated the initial value D _d ^d = 0 of the path cost) and each transmission destination through the communication of the routing information RTIF. Transfer destination and the minimum path cost D _d ^s .

図１１は、経路テーブルの概念図である。経路テーブルＲＴＴは、送信先、転送先および経路コストからなり、送信先、転送先および経路コストは、相互に対応付けられる。送信先は、送信先ＩＰアドレスからなり、転送先は、転送先ＩＰアドレスからなり、経路コストは、式（４５）によって演算される経路コストＤ_ｄ ^ｓからなる。 FIG. 11 is a conceptual diagram of the route table. The route table RTT includes a transmission destination, a transfer destination, and a route cost, and the transmission destination, the transfer destination, and the route cost are associated with each other. The transmission destination is made up of a transmission destination IP address, the transfer destination is made up of a transfer destination IP address, and the route cost is made up of the route cost D _d ^s calculated by Expression (45).

各端末は、経路情報ＲＴＩＦの通信を通じて、各送信先（＝経路コストの初期値Ｄ_ｄ ^ｄ＝０を生成した端末）、各送信先へパケットを送信するときの転送先および最小の経路コストＤ_ｄ ^ｓを取得するので、各端末のコントローラ１６は、その取得した経路情報ＲＴＩＦに基づいて、経路テーブルＲＴＴを作成して保持する。 Each terminal transmits the destination (= the terminal that generated the initial value D _d ^d = 0 of the path cost), the transfer destination when transmitting a packet to each destination, and the minimum path cost D through communication of the path information RTIF. _{Since d} ^s is acquired, the controller 16 of each terminal creates and holds a route table RTT based on the acquired route information RTIF.

また、上述した経路情報ＲＴＩＦの通信を通じて、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、Ｗ経路、Ｌ経路およびマルチホップアクセス経路の少なくとも１つの経路によって自己にアクセスする複数の端末のトポロジーを認識するとともに、その認識したトポロジーを管理する。そして、無線ＥＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、新たな経路情報ＲＴＩＦを端末から受信すると、その受信した新たな経路情報ＲＴＩＦに基づいて、管理しているトポロジーを更新するとともに、その更新したトポロジーを管理する。その結果、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々は、自己にアクセスするマルチホップアクセス経路を構成する複数の端末の各々が経路コストの初期値Ｄ_ｄ ^ｄ＝０を生成した場合における経路情報ＲＴＩＦを受信することによって、経路コストの初期値Ｄ_ｄ ^ｄ＝０を生成した端末が自己から何ホップ目に存在するかを認識できる。 Further, through the communication of the path information RTIF described above, each of the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 has a plurality of access to itself through at least one of the W path, the L path, and the multi-hop access path. Recognizes the topology of the terminal and manages the recognized topology. When each of the wireless EAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 receives new route information RTIF from the terminal, the wireless EAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 update the managed topology based on the received new route information RTIF. At the same time, the updated topology is managed. As a result, each of the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 generates an initial value D _d ^d = 0 of the path cost by each of a plurality of terminals constituting a multi-hop access path accessing itself. By receiving the route information RTIF in the case, it is possible to recognize the number of hops from which the terminal that generated the initial value D _d ^d = 0 of the route cost exists.

なお、各端末は、上述した最小コスト経路の探索を一定時間Δｔ毎に行なう。   Each terminal searches for the minimum cost route described above at regular time intervals Δt.

スループットを維持しつつ、遅延時間を減少させるためのパケット分配は、上述した方法によって最小コスト経路を探索し、その探索した最小コスト経路へパケットを送信するためのパスを切換えることによりパケットを分配する。   The packet distribution for reducing the delay time while maintaining the throughput searches for the minimum cost route by the above-described method, and distributes the packet by switching the path for transmitting the packet to the searched minimum cost route. .

しかし、次の点において問題が発生する。   However, problems arise in the following respects.

（Ｐｂ１）ある時間区間で最小コスト経路において、その近傍端末の大部分が当該経路へパスを切換えてパケットを分配するため、パケットが集中することとなる。その結果、次の時間区間において、当該経路の経路コストが増大し、近傍端末は、パスを他の経路へ切換えることとなる。このように、経路切換の発振が発生し、不安定な状態となる可能性が高い。   (Pb1) In the minimum cost route in a certain time interval, most of the neighboring terminals switch the path to the route and distribute the packets, so the packets are concentrated. As a result, in the next time interval, the route cost of the route increases, and the neighboring terminal switches the path to another route. Thus, there is a high possibility that oscillation of path switching occurs and the state becomes unstable.

（Ｐｂ２）一時的にループ経路を構成する可能性がある。   (Pb2) A loop path may be temporarily configured.

これらの問題は、次の原因によって発生する。   These problems are caused by the following causes.

（Ｏｒｇ１）各端末は、周期的に経路情報を近傍端末へ配信するため、近傍端末は、他の近傍端末の経路切換による経路コストの変動を少なくとも次の周期の経路情報を取得するまで分からない。その結果として、各端末は、経路コストの変動に気づかずに、多数の端末が前の配信周期においてコストの低い経路へパケットを分配することになる。即ち、コストの高い経路からコストの低い経路へ過度のパケットが移動する。   (Org1) Since each terminal periodically distributes route information to neighboring terminals, the neighboring terminals do not know a change in route cost due to route switching of other neighboring terminals until at least the next cycle of route information is acquired. . As a result, each terminal is not aware of the fluctuation of the route cost, and a large number of terminals distribute packets to the route having a low cost in the previous distribution cycle. That is, excessive packets move from a high cost route to a low cost route.

（Ｏｒｇ２）各端末は、如何なる情報を経路情報に含めたとしても、他の端末の経路切換によるトポロジー変動をその変動内容を含む経路情報を取得するまで分からない。従って、ループ経路の発生原因は、トポロジー変動に気づかずに経路を決定するためである。   (Org2) Regardless of what information is included in the route information, each terminal does not know the topology change due to the route switching of other terminals until the route information including the change content is acquired. Therefore, the cause of the occurrence of the loop route is to determine the route without noticing the topology fluctuation.

そこで、これらの問題を解決するためには、各端末の経路切換周期と比較して経路情報配信周期を相当短い周期とすることである。しかし、分散型非同期Ｂｅｌｌｍａｎｎ−Ｆｏｒｄなどの端末の自律分散による情報配信では、端末数が多くなると、そのコスト（情報が伝達するまでの遅延時間および通信量）が膨大となる。従って、パケット分配のための経路切換と端末による最小コスト経路の探索とを基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０）により制御する。   Therefore, in order to solve these problems, it is necessary to set the route information distribution cycle to a considerably shorter cycle than the route switching cycle of each terminal. However, in the information distribution based on the autonomous distribution of terminals such as the distributed asynchronous Bellmann-Ford, the cost (delay time and communication amount until the information is transmitted) becomes enormous as the number of terminals increases. Therefore, the base station (wireless WAN base station 10 and wireless LAN base stations 20 and 30) controls the path switching for packet distribution and the search for the minimum cost path by the terminal.

なお、この基地局による経路切換の制御を行なう場合、基地局を端末における経路切換の同期点（サーバ）とすると、基地局と端末との間の通信量の増加と基地局における処理増加とが問題となる。従って、基地局による経路切換の制御は、全ての端末からの要求に応答するのではなく、最適な端末を選択し、その選択した端末に動作指示を行なう能動的な制御によって実現される。   In the case of performing path switching control by the base station, if the base station is a synchronization point (server) for path switching in the terminal, an increase in the amount of communication between the base station and the terminal and an increase in processing in the base station may occur. It becomes a problem. Therefore, control of path switching by the base station is realized by active control in which an optimum terminal is selected and an operation instruction is given to the selected terminal, instead of responding to requests from all terminals.

以下、基地局による経路切換の制御について説明する。パケット分配における経路切換の発振問題は、結果的に、コストの高い経路からコストの低い経路へ過度のパケットが移動したことにある。従って、基地局は、適量のパケットをコストの高い経路からコストの低い経路へ徐々に移動するために、端末のパケット分配動作を能動的に制御する。   Hereinafter, control of path switching by the base station will be described. The problem of path switching oscillation in packet distribution is that, as a result, excessive packets have moved from a high cost path to a low cost path. Therefore, the base station actively controls the packet distribution operation of the terminal in order to gradually move an appropriate amount of packets from the high cost path to the low cost path.

図１２は、パケットの分配方法を説明するための図である。上述したように、パケット分配率においてネットワークコストの最適解が存在し、ネットワークコストは、パケット分配率に対して下に凸の関数である（図１２の曲線ｋ３参照）。   FIG. 12 is a diagram for explaining a packet distribution method. As described above, there is an optimal solution for the network cost in the packet distribution rate, and the network cost is a downward convex function with respect to the packet distribution rate (see curve k3 in FIG. 12).

従って、降下法を用いてコストの高い経路に次式を繰り返し適用して最小解を求める。   Therefore, the minimum solution is obtained by repeatedly applying the following equation to a costly route using the descent method.

但し、Ｄ^Ｈは、高コスト経路のコストであり、ｐは、経路の現在のパケット量であり、α（ｔ）は、繰り返しｔ回目のαの値（０＜α≦１）であり、Δｐは、初期パケットの移動量である。 However, ^DH is the cost of the high-cost route, p is the current packet amount of the route, α (t) is the value of α repeatedly (0 <α ≦ 1), and Δp Is the movement amount of the initial packet.

コストの高い経路（＝Ｗ経路）からその一部のパケット（Δｐを決定）をコストの低い経路へ移動する（図１２の矢印ＡＲＷ１参照）。そして、一部のパケットを移動させた後において、コストの高い経路が前回と同一である場合、前回と同じ量のパケット（α（ｔ＋１）＝α（ｔ））をコストの低い経路へ移動する。一方、コストの高い経路が入れ替わった場合は、コストの高い新たな経路から前回より少ない量のパケット（α（ｔ＋１）＜α（ｔ）−δ，０＜δ＜１）をコストの低い経路へ移動する（図１２の矢印ＡＲＷ２参照）。そして、上述した動作を繰り返し、パケット分配量を減少させつつ、最小解の近傍へ徐々に近づける（図１２のＡＲＷ３，ＡＲＷ４参照）。   A part of the packets (determined Δp) is moved from the high cost route (= W route) to the low cost route (see arrow ARW1 in FIG. 12). Then, after moving some packets, if the high-cost route is the same as the previous time, the same amount of packets (α (t + 1) = α (t)) as the previous time is moved to the low-cost route. . On the other hand, when the high-cost route is switched, a smaller amount of packets (α (t + 1) <α (t) −δ, 0 <δ <1) than the previous high-cost route is transferred to the low-cost route. Move (see arrow ARW2 in FIG. 12). Then, the above-described operation is repeated to gradually approach the vicinity of the minimum solution while reducing the packet distribution amount (see ARW3 and ARW4 in FIG. 12).

基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０）は、図１２において説明した方式によって、セル内の全端末と直接通信可能なＷ経路を用いて次のように端末におけるパケット分配を能動的に制御する。   The base station (the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30) distributes packets in the terminals as follows using the W path capable of directly communicating with all the terminals in the cell by the method described in FIG. Is actively controlled.

まず、基地局は、Ｗ経路、Ｌ経路および複数のマルチホップアクセス経路が合流する木構造のルート毎に平均遅延時間（ｓｅｃ／ｐａｃｋｅｔ）と平均スループット（ｐａｃｋｅｔ／ｓｅｃ）をある時間区間で計測し、その積（＝式（４４））を経路コストとして算出する。   First, the base station measures the average delay time (sec / packet) and average throughput (packet / sec) in a certain time interval for each tree-structured route where the W route, L route, and multiple multi-hop access routes join. The product (= formula (44)) is calculated as the path cost.

その後、基地局は、経路コストが最大である経路を選択し、その選択した経路を構成する特定端末へ経路切換指示をＷ経路を介して送信する。この場合、基地局は、経路コストが最大である経路がマルチホップアクセス経路である場合、次のように、経路切換を実行する特定端末を決定する。最大コスト経路が前回の計測区間における最大コスト経路と同じである場合、前回と同じ切換えホップ数ｘ（α＝１と同等）に位置する端末を特定端末として選択する。一方、最大コスト経路が前回計測区間における最大コスト経路と異なる場合、前回の切換えホップ数ｘに“１”を加算したホップ数ｘ＋１（α＜１と同等）に位置する端末を特定端末として選択する。   Thereafter, the base station selects a route having the maximum route cost, and transmits a route switching instruction to the specific terminals constituting the selected route via the W route. In this case, when the route with the maximum route cost is a multi-hop access route, the base station determines a specific terminal that performs route switching as follows. When the maximum cost route is the same as the maximum cost route in the previous measurement section, the terminal located at the same switching hop count x (equivalent to α = 1) as the previous time is selected as the specific terminal. On the other hand, when the maximum cost route is different from the maximum cost route in the previous measurement section, the terminal located at the hop count x + 1 (equivalent to α <1) obtained by adding “1” to the previous switching hop count x is selected as the specific terminal. .

このように、基地局は、経路の切換位置を後方のホップ（＝基地局から遠ざかるホップ）へ徐々に移動させるように、即ち、切換位置の後方にある端末数を減らすことにより、パケット分配量を減少させ、最小解の近傍に近づける。   In this way, the base station gradually moves the path switching position to the rear hop (= hop away from the base station), that is, by reducing the number of terminals behind the switching position, thereby reducing the packet distribution amount. To get close to the minimum solution.

経路切換指示を受信した特定端末は、基地局からの制御とは独立して行なっている最小コスト経路の端末によって見つけた経路（Ｗ経路およびＬ経路も含める）へ切換えるために、転送先ＩＰアドレスを含む経路切換応答を基地局へＷ経路を用いて送信する。   The specific terminal that has received the path switching instruction switches to the path (including the W path and L path) found by the terminal of the minimum cost path that is performed independently of the control from the base station, A path switching response including is transmitted to the base station using the W path.

経路切換応答を受信した基地局は、その応答内容に基づいて基地局で管理する経路トポロジーを更新し、端末へ応答確認を送信する。特定端末は、基地局から応答確認を受信すると、自己が探索した最小コスト経路へ経路を切換える。基地局および特定端末は、上述した動作を繰り返し行なう。これによって、スループットを維持しつつ、遅延時間を減少させるための最適パケット分配率へパケット分配率が近づく。   The base station that has received the path switching response updates the path topology managed by the base station based on the response content, and transmits a response confirmation to the terminal. When the specific terminal receives the response confirmation from the base station, the specific terminal switches the path to the minimum cost path searched by itself. The base station and the specific terminal repeatedly perform the above-described operation. As a result, the packet distribution rate approaches the optimum packet distribution rate for reducing the delay time while maintaining the throughput.

また、基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０）は、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６による最小コスト経路の探索を次のように制御する。   The base station (wireless WAN base station 10 and wireless LAN base stations 20 and 30) controls the search for the minimum cost path by the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 as follows.

端末が無線通信ネットワークシステム１００に新たに参加した場合、基地局は、新規端末に最小コスト経路探索を指示する。但し、マルチホップアクセス経路が全く構成されていない場合、コスト計算ができないので、このような場合、基地局は、新規端末に最小ホップ数による経路探索を指示する。   When a terminal newly joins the wireless communication network system 100, the base station instructs the new terminal to search for a minimum cost route. However, if the multi-hop access route is not configured at all, the cost cannot be calculated. In such a case, the base station instructs the new terminal to search for a route with the minimum number of hops.

新規端末は、経路探索指示を受信し、その受信した経路探索指示に従って最小コストまたは最小ホップ数による経路探索を行なう。   The new terminal receives the route search instruction, and performs a route search with the minimum cost or the minimum number of hops according to the received route search instruction.

そして、基地局は、経路探索を指示した後、一定時間経過後に該当端末に経路切換指示をＷ経路を用いて送信し、この経路切換指示の応答として端末から転送先ＩＰアドレスを取得する。これにより、基地局は、新規端末のマルチホップアクセス経路のトポロジーを獲得する。その後、新規端末は、経路コストに基づいて、基地局からの制御とは独立に最小コスト経路の探索を行なう。   Then, after instructing the route search, the base station transmits a route switching instruction to the corresponding terminal using the W route after a predetermined time has elapsed, and acquires a transfer destination IP address from the terminal as a response to this route switching instruction. Thereby, the base station acquires the topology of the multihop access path of the new terminal. Thereafter, the new terminal searches for the minimum cost route independently of the control from the base station based on the route cost.

基地局は、上述したパケット分配のための制御における端末からの応答も含め、経路切換指示に対する応答に含まれている転送先ＩＰアドレスと、保持している経路トポロジーとからループ経路が構成され得るか否かを判定する。そして、基地局は、ループ経路が構成されない場合、応答確認をＷ経路を用いて特定端末へ送信し、ループ経路が構成される場合、拒否応答をＷ経路を用いて特定端末へ送信する。   The base station can form a loop route from the transfer destination IP address included in the response to the route switching instruction, including the response from the terminal in the packet distribution control described above, and the stored route topology. It is determined whether or not. When the loop path is not configured, the base station transmits a response confirmation to the specific terminal using the W path. When the loop path is configured, the base station transmits a rejection response to the specific terminal using the W path.

特定端末は、基地局から応答確認を受信すると、自己が探索した最小コスト経路へ経路を切換え、基地局から拒否応答を受信すると、経路の切換えを行なわない。   When the specific terminal receives a response confirmation from the base station, the specific terminal switches the route to the minimum cost route searched by itself, and when receiving a rejection response from the base station, the specific terminal does not switch the route.

このように、基地局は、特定端末からの応答に含まれている転送先ＩＰアドレスに基づいて、ループ経路が構成されるか否かを判定し、ループ経路が構成されない場合に経路切換を許可する応答確認をＷ経路を用いて特定端末へ送信し、特定端末は、応答確認に応じて、経路切換を実行する。これによって、ループ経路が構成されるのを回避できる。   In this way, the base station determines whether or not a loop route is configured based on the transfer destination IP address included in the response from the specific terminal, and permits route switching when the loop route is not configured. The response confirmation to be transmitted is transmitted to the specific terminal using the W path, and the specific terminal performs path switching according to the response confirmation. As a result, it is possible to avoid the formation of a loop path.

図１３は、最小コスト経路を探索する動作を説明するためのフローチャートである。なお、図１３に示すフローチャートは、端末が無線通信ネットワークシステム１００に新規に参加した場合に実行される。   FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of searching for the minimum cost route. Note that the flowchart shown in FIG. 13 is executed when a terminal newly joins the wireless communication network system 100.

一連の動作が開始されると、基地局は、無線通信ネットワーク１００に新規に参加した新規端末のＩＤを含むＨｅｌｌｏパケットを新規端末から受信することによって、無線通信ネットワークシステム１００に新規に参加した端末があることを検知する。   When a series of operations is started, the base station receives a Hello packet including the ID of a new terminal newly participating in the wireless communication network 100 from the new terminal, so that the terminal newly participating in the wireless communication network system 100 Detect that there is.

そして、基地局は、自己が管理している経路トポロジーに基づいて、無線通信ネットワークシステム１００においてマルチホップアクセス経路が形成されているか否かを判定し（ステップＳ１）、マルチホップアクセス経路が形成されていない場合、最小ホップ数による経路探索の指示をＷ経路を用いて新規端末へ送信する（ステップＳ２）。この場合、基地局は、各送信先ＩＰアドレスを経路探索指示に含めて新規端末へ送信する。   Then, the base station determines whether or not a multihop access route is formed in the wireless communication network system 100 based on the route topology managed by itself (step S1), and the multihop access route is formed. If not, a route search instruction based on the minimum number of hops is transmitted to the new terminal using the W route (step S2). In this case, the base station includes each destination IP address in the route search instruction and transmits it to the new terminal.

新規端末は、最小ホップ数による経路探索の指示を受信し（ステップＳ３）、その受信した経路切換指示に含まれる各送信先ＩＰアドレスに基づいて、各送信先に対する最小ホップ数の経路を探索する（ステップＳ４）。新規端末は、無線通信ネットワークシステム１００に参加した後、各端末のＩＤを含むＨｅｌｌｏパケットを受信するので、その受信したＨｅｌｌｏパケットに含まれる各端末のＩＤに基づいて、各端末を送信先とする経路トポロジーを認識する。従って、新規端末は、その認識した経路トポロジーに基づいて、基地局によって指定された各送信先に対する最小ホップ数の経路を探索できる。   The new terminal receives a route search instruction based on the minimum number of hops (step S3), and searches for a route with the minimum hop number for each destination based on each destination IP address included in the received route switching instruction. (Step S4). Since the new terminal receives the Hello packet including the ID of each terminal after joining the wireless communication network system 100, each terminal is set as the transmission destination based on the ID of each terminal included in the received Hello packet. Recognize route topology. Therefore, the new terminal can search for a route with the minimum number of hops for each transmission destination designated by the base station based on the recognized route topology.

そして、新規端末は、各送信先に対する最小ホップ数の経路を探索すると、その探索した最小ホップ数の経路における転送先ＩＰアドレスを含む応答を基地局へ送信する（ステップＳ５）。   When the new terminal searches for a route with the minimum number of hops for each transmission destination, the new terminal transmits a response including the transfer destination IP address in the route with the searched minimum hop number to the base station (step S5).

そして、基地局は、新規端末から応答を受信し、その受信した応答に含まれる転送先ＩＰアドレスと、保持している経路トポロジーとから新規端末のマルチホップアクセス経路におけるトポロジーを取得する（ステップＳ６）。   Then, the base station receives the response from the new terminal, and acquires the topology in the multi-hop access route of the new terminal from the transfer destination IP address included in the received response and the stored route topology (step S6). ).

ステップＳ１においてマルチホップアクセス経路が形成されていると判定されたとき、またはステップＳ６の後、新規端末は、基地局からの制御とは独立に、図１０において説明した動作に従って最小コスト経路を探索する（ステップＳ７）。そして、一連の動作は、終了する。   When it is determined in step S1 that a multi-hop access route has been formed, or after step S6, the new terminal searches for the minimum cost route according to the operation described in FIG. 10 independently of the control from the base station. (Step S7). And a series of operation | movement is complete | finished.

このように、基地局は、端末が無線通信ネットワークシステム１００に新規に参加した場合、その新規に参加した新規端末に対して、最小ホップ数による経路探索を指示し、その指示に対する応答に基づいて、新規端末のマルチホップアクセス経路におけるトポロジーを取得する。そして、新規端末は、応答を基地局へ送信した後、基地局の制御とは独立に経路コストによる最小コスト経路の探索を行なう。   As described above, when a terminal newly joins the wireless communication network system 100, the base station instructs the newly joined new terminal to search for a route with the minimum number of hops, and based on a response to the instruction. Obtain the topology of the new terminal in the multi-hop access route. Then, after transmitting the response to the base station, the new terminal searches for the minimum cost route based on the route cost independently of the control of the base station.

図１４は、パケット分配率を最適化する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、基地局は、ｔ＝１を設定し（ステップＳ１１）、Ｗ経路、Ｌ経路および複数のマルチホップアクセス経路が合流する木構造のルート毎に平均遅延時間および平均スループットをある時間区間で計測し、その計測した平均遅延時間および平均スループットを式（４４）に代入して経路コストｄ_ｉｊを算出する（ステップＳ１２）。 FIG. 14 is a flowchart for explaining the operation of optimizing the packet distribution rate. When a series of operations is started, the base station sets t = 1 (step S11), and average delay time and average for each route of the tree structure where the W route, the L route, and a plurality of multi-hop access routes merge. The throughput is measured in a certain time interval, and the measured average delay time and average throughput are substituted into equation (44) to calculate the route cost _dij (step S12).

基地局は、算出した複数の経路コストに基づいて、複数の経路のうち、経路コストが最大である経路を選択し（ステップＳ１３）、その選択した経路を構成する特定端末を後述する方法によって選択する（ステップＳ１４）。   Based on the calculated plurality of route costs, the base station selects a route having the maximum route cost from among the plurality of routes (step S13), and selects a specific terminal constituting the selected route by a method described later. (Step S14).

そして、基地局は、Ｗ経路を介して経路切換指示を特定端末へ送信する（ステップＳ１５）。この経路切換指示は、経路切換指示を送信した基地局を送信先とする経路を最小コスト経路へ切換えるための指示である。   Then, the base station transmits a route switching instruction to the specific terminal via the W route (step S15). This route switching instruction is an instruction for switching a route whose destination is the base station that has transmitted the route switching instruction to a minimum cost route.

そうすると、特定端末は、基地局から経路切換指示を受信し（ステップＳ１６）、その受信した経路切換指示に応じて、自己から基地局までの経路を、図１３に示すステップＳ７において探索した最小コスト経路へ切換えるときの転送先ＩＰアドレスを含む経路切換応答を生成してＷ経路で送信する（ステップＳ１７）。   Then, the specific terminal receives the route switching instruction from the base station (step S16), and according to the received route switching instruction, the specific terminal searches for the route from itself to the base station in step S7 shown in FIG. A path switching response including the transfer destination IP address when switching to the path is generated and transmitted through the W path (step S17).

そして、基地局は、経路切換応答を受信し（ステップＳ１８）、経路切換応答に含まれる転送先ＩＰアドレスに基づいて、ループ経路が形成されるか否かを判定する（ステップＳ１９）。   Then, the base station receives the path switching response (step S18), and determines whether or not a loop path is formed based on the transfer destination IP address included in the path switching response (step S19).

基地局は、ループ経路が形成されないと判定したとき、応答確認を特定端末へ送信し（ステップＳ２０）、ｔ＝ｔ＋１を設定する（ステップＳ２１）。そして、特定端末は、応答確認を受信するとともに（ステップＳ２２）、その受信した応答確認に応じて、基地局までの経路を最小コスト経路へ切換える（ステップＳ２３）。その後、一連の動作は、ステップＳ１６へ戻る。   When determining that the loop route is not formed, the base station transmits a response confirmation to the specific terminal (step S20), and sets t = t + 1 (step S21). Then, the specific terminal receives the response confirmation (step S22), and switches the route to the base station to the minimum cost route according to the received response confirmation (step S23). Thereafter, the series of operations returns to step S16.

一方、ステップＳ１９において、基地局は、ループ経路が形成されると判定したとき、拒否応答を特定端末へ送信する（ステップＳ２４）。そして、特定端末は、拒否応答を受信し（ステップＳ２５）、拒否された経路以外の経路の中で経路コストが最小である経路を探索する（ステップＳ２６）。その後、一連の動作は、ステップＳ１７へ戻る。   On the other hand, when it is determined in step S19 that the loop route is formed, the base station transmits a rejection response to the specific terminal (step S24). Then, the specific terminal receives the rejection response (step S25), and searches for a route having the lowest route cost among routes other than the rejected route (step S26). Thereafter, the series of operations returns to step S17.

このように、図１４に示すフローチャートは、一度、スタートすると、上述したステップＳ１１〜ステップＳ２６に従って、パケット分配率を最適化する動作を繰り返し行なう。そして、パケット分配率が一定値になった時点でパケット分配率が最適化されたことになる。   Thus, once started, the flowchart shown in FIG. 14 repeats the operation of optimizing the packet distribution rate according to the above-described steps S11 to S26. The packet distribution rate is optimized when the packet distribution rate reaches a constant value.

なお、パケット分配率を最適化する動作は、図１４に示すフローチャートのステップＳ１１〜ステップＳ２６を備えるプログラムを実行させることによって行なわれる。そして、パケット分配率を最適化する動作は、パケット分配率が一定値になった時点でプログラムの実行を停止させることによって停止される。   The operation for optimizing the packet distribution rate is performed by executing a program including steps S11 to S26 in the flowchart shown in FIG. Then, the operation of optimizing the packet distribution rate is stopped by stopping the execution of the program when the packet distribution rate reaches a constant value.

図１５は、図１４に示すステップＳ１４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１４に示すステップＳ１３の後、基地局は、ｔ回目にステップＳ１３において選択した最大コスト経路（＝経路コストが最大である経路）がマルチホップアクセス経路であるか否かを判定し（ステップＳ１４１）、最大コスト経路がマルチホップアクセス経路であるとき、最大コスト経路が前回（＝ｔ−１回目）の計測区間における最大コスト経路と同じであるか否かを更に判定する（ステップＳ１４２）。   FIG. 15 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S14 shown in FIG. After step S13 shown in FIG. 14, the base station determines whether or not the maximum cost route (= route with the maximum route cost) selected in step S13 for the t-th time is a multi-hop access route (step S141). ) When the maximum cost route is a multi-hop access route, it is further determined whether or not the maximum cost route is the same as the maximum cost route in the previous (= t−1) measurement section (step S142).

そして、基地局は、最大コスト経路が前回の計測区間における最大コスト経路と同じであると判定したとき、前回と同じ切換えホップ数ｘに位置する端末を特定端末として選択する（ステップＳ１４３）。   When the base station determines that the maximum cost route is the same as the maximum cost route in the previous measurement section, the base station selects a terminal located at the same switching hop number x as the previous time as a specific terminal (step S143).

一方、基地局は、最大コスト経路が前回の計測区間における最大コスト経路と同じでないと判定したとき、切換えホップ数ｘ＋１に位置する端末を特定端末として選択する（ステップＳ１４４）。   On the other hand, when the base station determines that the maximum cost route is not the same as the maximum cost route in the previous measurement section, the base station selects the terminal located at the switching hop count x + 1 as the specific terminal (step S144).

ステップＳ１４１において、最大コスト経路がマルチホップアクセス経路でないと判定されたとき、経路コストが最大である経路を構成する端末を特定端末として選択する（ステップＳ１４５）。   When it is determined in step S141 that the maximum cost route is not a multi-hop access route, a terminal that constitutes a route having the maximum route cost is selected as a specific terminal (step S145).

そして、ステップＳ１４３、ステップＳ１４４およびステップＳ１４５のいずれかの後、一連の動作は、図１４に示すステップＳ１５へ移行する。   And after any of step S143, step S144, and step S145, a series of operation | movement transfers to step S15 shown in FIG.

図１６および図１７は、それぞれ、図１５に示すフローチャートに従って特定端末を選択する第１および第２の概念図である。なお、図１６および図１７において、Ｍ１〜Ｍ７は、無線ＷＡＮ端末１〜４または無線ＬＡＮ５，６である端末を表す。   16 and 17 are first and second conceptual diagrams, respectively, for selecting a specific terminal according to the flowchart shown in FIG. 16 and 17, M1 to M7 represent terminals that are the wireless WAN terminals 1 to 4 or the wireless LANs 5 and 6.

端末Ｍ１は、Ｗ経路ＲＴ１を用いて無線ＷＡＮ基地局１０へアクセスし、端末Ｍ７は、Ｗ経路ＲＴ２を用いて無線ＷＡＮ基地局１０へアクセスし、端末Ｍ６は、端末Ｍ２−端末Ｍ３−端末Ｍ４−端末Ｍ５−端末Ｍ６からなるマルチホップアクセス経路ＲＴ３を用いて無線ＷＡＮ基地局１０へアクセスする（図１６の（ａ）参照）。   The terminal M1 accesses the wireless WAN base station 10 using the W path RT1, the terminal M7 accesses the wireless WAN base station 10 using the W path RT2, and the terminal M6 is a terminal M2-terminal M3-terminal M4. -Access to the wireless WAN base station 10 using the multi-hop access route RT3 composed of the terminal M5 and the terminal M6 (see (a) of FIG. 16).

このような状況において、無線ＷＡＮ基地局１０は、複数の経路ＲＴ１〜ＲＴ３の各々において経路コストｄ_ｉｊを上述した方法によって算出し、その算出した複数の経路コストｄ_ｉｊに基づいて、経路コストが最大である経路を選択する（図１４のステップＳ１３参照）。 In such a situation, the wireless WAN base station 10 calculates the route cost _dij for each of the plurality of routes RT1 to RT3 by the above-described method, and the route cost is calculated based on the calculated plurality of route costs _dij. The route that is the maximum is selected (see step S13 in FIG. 14).

経路切換を最初に行なう場合において、最大コスト経路がマルチホップアクセス経路ＲＴ３である場合（図１５のステップＳ１４１の“ＹＥＳ”参照）、無線ＷＡＮ基地局１０は、マルチホップアクセス経路ＲＴ３の２ホップ目に位置する端末Ｍ３を特定端末として選択し、経路切換指示をＷ経路を用いて端末Ｍ３へ送信し、端末Ｍ３は、無線ＷＡＮ基地局１０から応答確認を受信すると、無線ＷＡＮ基地局１０までの経路を自己が探索した最小コスト経路へ切換える（図１４のステップＳ２１，Ｓ２２参照）。これにより、パケット分解率を最適化するための経路切換が開始される。   When route switching is performed first, when the maximum cost route is the multi-hop access route RT3 (see “YES” in step S141 in FIG. 15), the wireless WAN base station 10 determines the second hop of the multi-hop access route RT3. Is selected as a specific terminal, and a route switching instruction is transmitted to the terminal M3 using the W route. When the terminal M3 receives a response confirmation from the wireless WAN base station 10, the terminal M3 The route is switched to the least cost route searched by itself (see steps S21 and S22 in FIG. 14). Thereby, path switching for optimizing the packet decomposition rate is started.

そして、経路切換が２回目以降に実行される場合において、最大コスト経路がマルチホップアクセス経路ＲＴ３であり（図１５のステップＳ１４１の“ＹＥＳ”参照）、マルチホップアクセス経路ＲＴ３が前回の計測区間における最大コスト経路と同じである場合（図１５のステップＳ１４２の“ＹＥＳ”参照）、無線ＷＡＮ基地局１０は、前回と同じ切換えホップ数ｘ（＝２）に位置する端末Ｍ３を特定端末として選択し（図１５のステップＳ１４３参照）、経路切換指示をＷ経路を用いて端末Ｍ３へ送信する。なお、前回と同じ切換えホップ数ｘに位置する端末を特定端末として選択することは、式（４６）において、α（ｔ）をα（ｔ）＝１に設定することに相当する。   When the path switching is executed after the second time, the maximum cost path is the multi-hop access path RT3 (see “YES” in step S141 in FIG. 15), and the multi-hop access path RT3 is in the previous measurement section. When it is the same as the maximum cost route (see “YES” in step S142 in FIG. 15), the wireless WAN base station 10 selects the terminal M3 located at the same switching hop count x (= 2) as the previous terminal as the specific terminal. (Refer to step S143 in FIG. 15), a route switching instruction is transmitted to the terminal M3 using the W route. Note that selecting a terminal located at the same switching hop number x as the previous terminal as a specific terminal corresponds to setting α (t) to α (t) = 1 in Equation (46).

そして、端末Ｍ３は、無線ＷＡＮ基地局１０から応答確認を受信すると、無線ＷＡＮ基地局１０までの経路を自己が探索した最小コスト経路（＝端末Ｍ７を経由する経路）へ切換える（図１４のステップＳ２１，Ｓ２２および図１６の（ｂ）参照）。これにより、無線ＷＡＮ基地局１０にアクセスする経路は、経路ＲＴ１，ＲＴ４，ＲＴ５に更新される。   Then, when the terminal M3 receives the response confirmation from the wireless WAN base station 10, the terminal M3 switches the route to the wireless WAN base station 10 to the minimum cost route (= route via the terminal M7) searched by itself (step in FIG. 14). S21, S22 and (b) of FIG. 16). As a result, the route for accessing the wireless WAN base station 10 is updated to routes RT1, RT4, RT5.

無線ＷＡＮ基地局１０へアクセスする経路として経路ＲＴ１，ＲＴ４，ＲＴ５が形成された状況において（図１７の（ａ）参照）、無線ＷＡＮ基地局１０は、経路ＲＴ１，ＲＴ４，ＲＴ５の各々において経路コストｄ_ｉｊを上述した方法によって算出し、その算出した複数の経路コストｄ_ｉｊの総和を演算して総経路コストを演算する（図１４のステップＳ２３参照）。そして、無線ＷＡＮ基地局１０は、パケット分配率が最適でないと判定すると（図１４のステップＳ２６の“ＮＯ”参照）、複数の経路コストｄ_ｉｊに基づいて、マルチホップアクセス経路ＲＴ５を最大コスト経路として選択する（図１４のステップＳ１３参照）。 In a situation where routes RT1, RT4, and RT5 are formed as routes for accessing the wireless WAN base station 10 (see FIG. 17A), the wireless WAN base station 10 uses route costs in each of the routes RT1, RT4, and RT5. d _ij is calculated by the above-described method, and the total route cost is calculated by calculating the sum of the calculated plurality of route costs d _ij (see step S23 in FIG. 14). If the wireless WAN base station 10 determines that the packet distribution rate is not optimal (see “NO” in step S26 of FIG. 14), the multi-hop access route RT5 is determined as the maximum cost route based on the plurality of route costs _dij. (See step S13 in FIG. 14).

そして、無線ＷＡＮ基地局１０は、最大コスト経路がマルチホップアクセス経路ＲＴ５であり（図１５のステップＳ１４１の“ＹＥＳ”参照）、マルチホップアクセス経路ＲＴ５が前回の計測区間における最大コスト経路（＝マルチホップアクセス経路ＲＴ３）と異なるので（図１５のステップＳ１４２の“ＮＯ”参照）、切換えホップ数ｘ＋１に位置する端末Ｍ４を特定端末として選択し（図１５のステップＳ１４４参照）、経路切換指示をＷ経路を用いて端末Ｍ４へ送信する。なお、切換えホップ数ｘ＋１に位置する端末を特定端末として選択することは、式（４６）において、α（ｔ）をα（ｔ）＜１に設定することに相当する。   In the wireless WAN base station 10, the maximum cost route is the multihop access route RT5 (see “YES” in step S141 in FIG. 15), and the multihop access route RT5 is the maximum cost route (= multiple Is different from the hop access route RT3) (see “NO” in step S142 in FIG. 15), the terminal M4 located at the switching hop count x + 1 is selected as a specific terminal (see step S144 in FIG. 15), and the route switching instruction is W It transmits to the terminal M4 using the route. Note that selecting the terminal located at the switching hop count x + 1 as the specific terminal corresponds to setting α (t) to α (t) <1 in Equation (46).

そして、端末Ｍ４は、無線ＷＡＮ基地局１０から応答確認を受信すると、無線ＷＡＮ基地局１０までの経路を自己が探索した最小コスト経路（＝端末Ｍ２を経由する経路）へ切換える（図１４のステップＳ２１，Ｓ２２および図１７の（ｂ）参照）。これにより、無線ＷＡＮ基地局１０にアクセスする経路は、経路ＲＴ１，ＲＴ６，ＲＴ７に更新される。   Then, when the terminal M4 receives the response confirmation from the wireless WAN base station 10, the terminal M4 switches the route to the wireless WAN base station 10 to the minimum cost route (= route via the terminal M2) searched by itself (step in FIG. 14). (See S21, S22 and (b) of FIG. 17). Thereby, the route for accessing the wireless WAN base station 10 is updated to the routes RT1, RT6, RT7.

また、経路コストが最大である経路がマルチホップアクセス経路ではないＷ経路ＲＴ１である場合（図１５のステップＳ１４１の“ＮＯ”参照）、無線ＷＡＮ基地局１０は、Ｗ経路ＲＴ１を構成する端末Ｍ１を特定端末として選択し（図１５のステップＳ１４５参照）、経路切換指示をＷ経路を用いて端末Ｍ１へ送信する。   When the route having the highest route cost is the W route RT1 that is not the multi-hop access route (see “NO” in step S141 in FIG. 15), the wireless WAN base station 10 transmits the terminal M1 that constitutes the W route RT1. Is selected as a specific terminal (see step S145 in FIG. 15), and a route switching instruction is transmitted to the terminal M1 using the W route.

そして、端末Ｍ１は、無線ＷＡＮ基地局１０から応答確認を受信すると、無線ＷＡＮ基地局１０までの経路を自己が探索した最小コスト経路（例えば、端末Ｍ７を経由する経路）へ切換える。   When the terminal M1 receives the response confirmation from the wireless WAN base station 10, the terminal M1 switches the route to the wireless WAN base station 10 to the minimum cost route searched by itself (for example, the route via the terminal M7).

このように、無線ＷＡＮ基地局１０は、最大コスト経路が前回の計測期間の最大コスト経路と同じである場合、前回と同じ切換え数ｘに位置する端末を特定端末として選択し、経路切換を行なうように特定端末を制御し、最大コスト経路が前回の計測期間の最大コスト経路と異なる場合、前回の切換えホップ数ｘに“１”を加算した切換えホップ数ｘ＋１に位置する端末を特定端末として選択し、経路切換を行なうように特定端末を制御し、最大コスト経路がマルチホップアクセス経路ではない場合、Ｗ経路を構成する端末を特定端末として選択し、経路切換を行なうように特定端末を制御する。   As described above, when the maximum cost route is the same as the maximum cost route in the previous measurement period, the wireless WAN base station 10 selects a terminal located at the same switching number x as the previous time as a specific terminal and performs route switching. If the maximum cost path is different from the maximum cost path of the previous measurement period, the terminal located at the switching hop count x + 1 obtained by adding “1” to the previous switching hop count x is selected as the specific terminal. Then, the specific terminal is controlled to perform path switching, and when the maximum cost path is not a multi-hop access path, the terminal constituting the W path is selected as the specific terminal, and the specific terminal is controlled to perform path switching. .

特定端末としてＷ経路を構成する端末が選択され、経路切換が行なわれた場合、経路切換が行なわれた後は、１個のＷ経路のパケットをマルチホップアクセス経路へ分配することになるので、パケット分配率が最適値に近づくことになり、マルチホップアクセス経路のパケットを別のマルチホップアクセス経路へ分配する場合は、切換えホップ数が“１”づつ増加するように（即ち、前回のパケット分配量より少なく量のパケットを別のマルチホップアクセス経路へ分配するように）、経路切換が行なわれるので、図１４に示すステップＳ１２〜Ｓ２３，Ｓ２６，Ｓ２７からなるループが繰り返し実行されることは、パケット分配率が図１２に示す矢印ＡＲＷ１〜ＡＲＷ４に従って最適分配率に近づくことに相当する。即ち、図１４に示すステップＳ１２〜Ｓ２３，Ｓ２６，Ｓ２７からなるループが繰り返し実行されることは、スループットを維持し、かつ、遅延時間を相対的に低下させる経路切換処理を行なうことに相当する。   When a terminal constituting a W path is selected as a specific terminal and the path is switched, after the path is switched, one W path packet is distributed to the multi-hop access path. When the packet distribution ratio approaches the optimum value, and the packet of the multi-hop access route is distributed to another multi-hop access route, the number of switching hops is increased by “1” (that is, the previous packet distribution). Since the route is switched so that a smaller amount of packets are distributed to another multi-hop access route), the loop consisting of steps S12 to S23, S26, and S27 shown in FIG. This corresponds to the packet distribution rate approaching the optimal distribution rate according to arrows ARW1 to ARW4 shown in FIG. That is, repeatedly executing the loop composed of steps S12 to S23, S26, and S27 shown in FIG. 14 corresponds to performing a path switching process that maintains the throughput and relatively reduces the delay time.

なお、基地局が無線ＬＡＮ基地局２０，３０である場合も、上述した動作と同じ動作によってパケット分配率が最適化される。この場合、上記における“Ｗ経路”を“Ｌ経路”に読み替えればよい。   Even when the base station is the wireless LAN base station 20, 30, the packet distribution rate is optimized by the same operation as described above. In this case, “W path” in the above may be read as “L path”.

従って、無線通信ネットワークシステム１００内に存在する無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０の各々が上述した動作によってＷ経路（またはＬ経路）およびマルチホップアクセス経路に分配するパケットのパケット分配率を最適化することによって無線通信ネットワークシステム１００におけるネットワークコストが最小になる。   Accordingly, packet distribution of packets distributed by the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 existing in the wireless communication network system 100 to the W path (or L path) and the multihop access path by the above-described operation. By optimizing the rate, the network cost in the wireless communication network system 100 is minimized.

そして、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６の各々は、ネットワークコストが最小になった状態で無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０へアクセスする。   Each of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 accesses the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 in a state where the network cost is minimized.

従って、この発明によれば、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６の各々は、所望の基地局（無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０のいずれか）に高能率でアクセスできる。   Therefore, according to the present invention, each of the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 is highly efficient for a desired base station (any one of the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30). Can be accessed.

［シミュレーションによる評価］
この発明によるパケット分配率の最適化方法のシミュレーションによる評価結果について説明する。シミュレーションには、ＯＰＮＥＴ Ｃｏｒｅ Ｓｏｆｔｗａｒｅ １１．５Ａ ＰＬ１およびＯＰＮＥＴ ０３−Ｏｃｔ−２００５−ＷｉＭＡＸを用いた。 [Evaluation by simulation]
An evaluation result by simulation of the packet distribution rate optimization method according to the present invention will be described. For the simulation, OPNET Core Software 11.5A PL1 and OPNET 03-Oct-2005-WiMAX were used.

無線通信ネットワークの構成は、シミュレーションによる評価時間を考慮して図１に示す無線ＷＡＮセル８０の空間の１０分の１のスケールの空間とし、次のような構成とした。   The configuration of the wireless communication network is set to a space having a scale that is 1/10 of the space of the wireless WAN cell 80 shown in FIG.

（ＣＭ１）無線通信ネットワークの空間を５６０ｍ×５６０ｍの正方空間とする（面積を１／１０）。   (CM1) The space of the wireless communication network is a square space of 560 m × 560 m (area is 1/10).

（ＣＭ２）１台の無線ＷＡＮ基地局を無線通信ネットワークの空間にランダムに配置する。   (CM2) One wireless WAN base station is randomly arranged in the space of the wireless communication network.

（ＣＭ３）２台の無線ＬＡＮ基地局２０，３０を無線通信ネットワークの空間にランダムに配置する（無線ＬＡＮ基地局数は、１／１０）。   (CM3) Two wireless LAN base stations 20 and 30 are randomly arranged in the space of the wireless communication network (the number of wireless LAN base stations is 1/10).

（ＣＭ４）１００台の端末を無線通信ネットワークの空間にランダムに配置する（端末数は、１／１０）。   (CM4) 100 terminals are randomly arranged in the space of the wireless communication network (the number of terminals is 1/10).

（ＣＭ５）無線ＷＡＮ基地局におけるＩＥＥＥ８０２．１６は、１セル当たりの端末数が１／１０となるため、その端末数に比例して最大送信レートを約１／１０の１．４５Ｍｂｐｓとした。   (CM5) In IEEE802.16 in the wireless WAN base station, the number of terminals per cell is 1/10, so the maximum transmission rate is set to 1.45 Mbps, which is approximately 1/10 in proportion to the number of terminals.

（ＣＭ６）無線ＬＡＮ基地局におけるＩＥＥＥ８０２．１１ｊは、１セル当たりの端末数が同じであるので、通信レートも同一の最大５４Ｍｂｐｓとした。   (CM6) IEEE802.11j in the wireless LAN base station has the same number of terminals per cell, so the maximum communication rate is 54 Mbps.

（ＣＭ７）マルチホップアクセス経路のＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、近傍端末数が同一であるので、通信レートも同一の最大５４Ｍｂｐｓとした。   (CM7) IEEE802.11g of the multi-hop access route has the same number of neighboring terminals, so the maximum communication rate is 54 Mbps.

（ＣＭ８）ＩＥＥＥ８０２．１１ｊのチャネル割当は、自動とし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのチャネル割当は、固定の同一チャネルとした。   (CM8) IEEE802.11j channel assignment is automatic, and IEEE802.11g channel assignment is a fixed identical channel.

（ＣＭ９）ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ／ｊにおいて、ＭＡＣ遅延時間を考慮し、ＲＴＳ／ＣＴＳの代わりにＣＴＳ−ｔｏ−ｓｅｌｆ（ＣＴＳを自己宛に送信する）を用いた。   (CM9) In IEEE802.11g / j, in consideration of the MAC delay time, CTS-to-self (transmit CTS addressed to itself) was used instead of RTS / CTS.

ＩＥＥＥ８０２．１１ｇおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｊにおいて、電波伝搬モデルは、伝搬環境をＬＯＳ（Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ、見通し内）として、受信信号強度を距離の二乗による自由空間伝搬損失した値とした。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、１００ｍ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｊは、５０ｍをそれぞれ超えると、パケット誤り率を１００％とするように、パケット受信が可能なしきい値を調整した。ＩＥＥＥ８０２．１６においては、使用したＯＰＮＥＴのバージョンでは、伝搬部分が未実装である（干渉およびパケットロス等が不考慮）ため、端末数で均等に分配された容量が損失なしに使用可能となる。従って、ＩＥＥＥ８０２．１６は、端末数で均等に分配された帯域を保証する高品質な無線システムである。   In IEEE802.11g and IEEE802.11j, the radio wave propagation model has a propagation environment as LOS (Line-Of-Sight, line-of-sight), and the received signal strength is a value resulting from free space propagation loss due to the square of the distance. Also, the threshold at which packets can be received is adjusted so that the packet error rate is 100% when IEEE802.11g exceeds 100 m and IEEE802.11j exceeds 50 m. In IEEE 802.16, since the propagation part is not mounted in the version of OPNET used (interference and packet loss are not considered), the capacity evenly distributed by the number of terminals can be used without loss. Therefore, IEEE 802.16 is a high-quality wireless system that guarantees a band evenly distributed by the number of terminals.

トラフィックは、無線通信ネットワーク全体の平均パケットサイズを設定し、それを平均として指数分布で各端末の平均パケットサイズを分散させた。各端末は、割当てられた平均パケットサイズを平均として指数分布に従ったサイズのパケットを発生させる。また、そのパケット到着間隔は、指数分布に従うこととした。   For the traffic, the average packet size of the entire wireless communication network is set, and the average packet size of each terminal is distributed in an exponential distribution with the average being set. Each terminal generates a packet having a size according to the exponential distribution by averaging the assigned average packet size. The packet arrival interval follows an exponential distribution.

シミュレーション開始時の無線通信ネットワークのトポロジーは、次のように設定された。   The topology of the wireless communication network at the start of the simulation was set as follows.

（ＣＭ１０）端末は、無線ＬＡＮ基地局のセル内に存在する場合、無線ＬＡＮ基地局と接続し、Ｌ経路を形成する。   (CM10) When the terminal exists in the cell of the wireless LAN base station, the terminal connects to the wireless LAN base station and forms an L path.

（ＣＭ１１）端末は、無線ＬＡＮ基地局のセル以外に存在する場合、無線ＷＡＮ基地局と接続し、Ｗ経路を形成する。   (CM11) If the terminal exists outside the cell of the wireless LAN base station, the terminal connects to the wireless WAN base station and forms a W path.

（ＣＭ１２）シミュレーションの評価時間は、１０００秒とし、シミュレーション開始から１００秒後に各端末でパケットの発生を開始した。   (CM12) The simulation evaluation time was 1000 seconds, and packet generation was started at each terminal 100 seconds after the simulation started.

（ＣＭ１３）シミュレーション開始から１５０秒後に基地局から新規端末（全端末）へ最小ホップ数で経路探索開始の指示を送信した。   (CM13) A route search start instruction is transmitted from the base station to a new terminal (all terminals) with a minimum number of hops 150 seconds after the simulation starts.

（ＣＭ１４）シミュレーション開始から３００秒後に基地局から新規端末（全端末）へ経路切換指示を送信し、それ以降、基地局制御により各端末で最小コスト経路探索と経路切換を繰り返し行なう。   (CM14) A route switching instruction is transmitted from the base station to a new terminal (all terminals) after 300 seconds from the start of the simulation, and thereafter, the minimum cost route search and the route switching are repeatedly performed at each terminal by the base station control.

上記において、各端末の最小コスト経路探索における経路情報の配信間隔を１０秒、リンクコストの更新間隔を１０秒、基地局から端末への経路切換指示の送信間隔を２０秒とした。   In the above description, the distribution interval of route information in the minimum cost route search of each terminal is 10 seconds, the update interval of the link cost is 10 seconds, and the transmission interval of the route switching instruction from the base station to the terminal is 20 seconds.

評価項目は、単位時間当たりに基地局に到着したパケットの遅延時間（パケットが発生してから基地局に到着するまでの時間）の和（ｓｅｃ、以下、遅延時間）と、単位時間当たりの基地局に到着したパケットの総量（ｂｉｔｓ、以下、スループット）とした。   The evaluation items are the sum (sec, hereinafter, delay time) of the delay time of packets arriving at the base station per unit time (the time from when a packet is generated until it arrives at the base station), and the base per unit time The total amount of packets arriving at the station (bits, hereinafter, throughput) was used.

また、この発明による方式の有効性を示すために、以下の３つの方式と評価項目において比較した。   In order to show the effectiveness of the method according to the present invention, the following three methods and evaluation items were compared.

（ＭＴＤ１）リンクコストをホップ数とする方式（経路切換において最小ホップ数の経路を選択する方式）
（ＭＴＤ２）ＤＬＡＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｌｏａｄ Ａｗａｒｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ，非特許文献１３）で用いられているリンクコストを待機パケット数とする方式（経路を構成する各リンクの待機パケット数の和を経路コストとして、経路切換で最小コスト経路を選択する方式）
（ＭＴＤ３）ＤＯＳＰＲ（Ｄｅｌａｙ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｒｏｕｔｉｎｇ，非特許文献１４）で用いられているリンクコストを平均遅延時間とする方式（経路を構成する各リンクの平均遅延時間（ＭＡＣ遅延時間＋送信時間）の和を経路コストとして、経路切換で最小コスト経路を選択する方式）
図１８は、平均パケットサイズが１８０ビットであり、平均パケット到着間隔が７０ｍｓｅｃである場合の遅延時間のタイミングチャートである。図１９は、平均パケットサイズが１８０ビットであり、平均パケット到着間隔が７０ｍｓｅｃである場合のスループットのタイミングチャートである。図２０は、平均パケットサイズが６４ビットであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合の遅延時間のタイミングチャートである。図２１は、平均パケットサイズが６４ビットであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合のスループットのタイミングチャートである。 (MTD1) A method in which the link cost is the number of hops (a method of selecting a route with the minimum number of hops in route switching)
(MTD2) A method in which the link cost used in DLAR (Dynamic Load Aware Routing, Non-Patent Document 13) is the number of waiting packets (the sum of the number of waiting packets of each link constituting the route is used as a route cost, and the route can be switched. Method to select the least cost route)
(MTD3) A method in which a link cost used in DOSPR (Delay Oriented Shortest Path Routing, Non-Patent Document 14) is an average delay time (average delay time (MAC delay time + transmission time) of each link constituting a path) (The method of selecting the minimum cost route by route switching, using the sum as the route cost)
FIG. 18 is a timing chart of the delay time when the average packet size is 180 bits and the average packet arrival interval is 70 msec. FIG. 19 is a timing chart of throughput when the average packet size is 180 bits and the average packet arrival interval is 70 msec. FIG. 20 is a timing chart of the delay time when the average packet size is 64 bits and the average packet arrival interval is 50 msec. FIG. 21 is a timing chart of throughput when the average packet size is 64 bits and the average packet arrival interval is 50 msec.

図１８および図２０において、縦軸は、遅延時間を表し、横軸は、時間を表す。また、図１９および図２１において、縦軸は、スループットを表し、横軸は、時間を表す。   18 and 20, the vertical axis represents delay time, and the horizontal axis represents time. In FIGS. 19 and 21, the vertical axis represents the throughput, and the horizontal axis represents the time.

更に、図１８において、曲線ｋ４，ｋ５，ｋ６，ｋ７は、それぞれ、この発明による方式、方式ＭＴＤ１、方式ＭＴＤ２および方式ＭＴＤ３による遅延時間のタイミングチャートを示す。   Further, in FIG. 18, curves k4, k5, k6, and k7 respectively show timing charts of delay times according to the method, method MTD1, method MTD2, and method MTD3 according to the present invention.

更に、図１９において、曲線ｋ８，ｋ９，ｋ１０，ｋ１１は、それぞれ、この発明による方式、方式ＭＴＤ１、方式ＭＴＤ２および方式ＭＴＤ３によるスループットのタイミングチャートを示す。   Further, in FIG. 19, curves k8, k9, k10, and k11 respectively show timing charts of throughputs according to the method, method MTD1, method MTD2, and method MTD3 according to the present invention.

更に、図２０において、曲線ｋ１２，ｋ１３，ｋ１４，ｋ１５は、それぞれ、この発明による方式、方式ＭＴＤ１、方式ＭＴＤ２および方式ＭＴＤ３による遅延時間のタイミングチャートを示す。   Further, in FIG. 20, curves k12, k13, k14, and k15 show timing charts of delay times according to the method, method MTD1, method MTD2, and method MTD3 according to the present invention, respectively.

更に、図２１において、曲線ｋ１６，ｋ１７，ｋ１８，ｋ１９は、それぞれ、この発明による方式、方式ＭＴＤ１、方式ＭＴＤ２および方式ＭＴＤ３によるスループットのタイミングチャートを示す。   Further, in FIG. 21, curves k16, k17, k18, and k19 respectively show timing charts of throughputs according to the method, method MTD1, method MTD2, and method MTD3 according to the present invention.

更に、図１８および図１９においては、無線通信ネットワーク全体のトラフィック総量が２５６Ｋｂｐｓであり、図２０および図２１においては、無線通信ネットワーク全体のトラフィック総量が１２８Ｋｂｐｓである。   Further, in FIGS. 18 and 19, the total traffic amount of the entire wireless communication network is 256 Kbps, and in FIGS. 20 and 21, the total traffic amount of the entire wireless communication network is 128 Kbps.

平均パケット到着時間が７０ｍｓｅｃである場合、経路切換後、ホップ数方式は、遅延時間が減少する（曲線ｋ５参照）。ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式は、一時的に経路切換前よりも遅延時間が増加する。しかし、ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式においては、遅延時間は、時間が経過するに従って減少し、経路切換前の遅延時間よりも小さくなり（曲線ｋ４，ｋ６，ｋ７参照）、更に、ホップ数方式の遅延時間よりも小さくなる（曲線ｋ４〜ｋ７参照）。   When the average packet arrival time is 70 msec, the delay time decreases in the hop count method after the path switching (see curve k5). In the DLAR system, the DOSPR system, and the system according to the present invention, the delay time temporarily increases as compared to before the path switching. However, in the DLAR system, the DOSPR system, and the system according to the present invention, the delay time decreases as time elapses and becomes smaller than the delay time before path switching (see curves k4, k6, and k7), and further, the hop It becomes smaller than the delay time of the number system (see curves k4 to k7).

これは、切換直後においては、基地局におけるリンクコストの計算がデータ不足から偏りがあるが、時間の経過に伴ってデータの偏りが改善されると、パケット分配率が徐々に最適解の近傍へ近づくためである。   Immediately after switching, the link cost calculation at the base station is biased due to lack of data, but if the data bias is improved over time, the packet distribution rate gradually approaches the optimal solution. This is to get closer.

また、ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式を比較すると、この発明による方式は、最も遅延時間を減少させる。ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式は、この発明による方式よりも最小コスト経路としてＷ経路を選択する場合が多い。そのため、この発明による方式においては、遅延時間が最も小さくなる。即ち、この発明による方式は、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式と比較して、コストがより低い経路によってマルチホップアクセス経路を構成し、Ｗ経路へトラフィックを戻すことを抑制していると考えられる。従って、この発明による方式のリンクコストがＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式のリンクコストよりも有効である。   Further, when the DLAR method, the DOSPR method and the method according to the present invention are compared, the method according to the present invention reduces the delay time most. The DLAR system and the DOSPR system often select the W path as the minimum cost path than the system according to the present invention. Therefore, in the system according to the present invention, the delay time is the smallest. That is, the system according to the present invention is considered to suppress the return of traffic to the W path by configuring a multi-hop access path with a lower cost path compared to the DLAR system and the DOSPR system. Therefore, the link cost of the system according to the present invention is more effective than the link cost of the DLAR system and the DOSPR system.

図２０に示す場合は、図１８に示す場合よりも、より小さいパケットがより頻繁に発生する。即ち、トラフィック総量は、小さいが、通信回数が増え、また、１回の通信に占める制御通信の割合が多くなる。その結果、遅延時間が増加することになる（曲線ｋ１２〜ｋ１５参照）。   In the case shown in FIG. 20, smaller packets occur more frequently than in the case shown in FIG. That is, although the total amount of traffic is small, the number of communication increases, and the ratio of control communication to one communication increases. As a result, the delay time increases (see curves k12 to k15).

このような場合において、マルチホップアクセス経路は、基地局までに複数回の通信を必要とするため、Ｗ経路およびＬ経路よりも遅延時間の増加の影響を受け易い。従って、リンク品質を考慮しないホップ数方式は、経路切換前よりも遅延時間が大きくなる結果となる。ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式は、図１８に示す場合と同様に、経路切換直後において遅延時間が増えるが、時間の経過に従い遅延時間が減少し、経路切換前よりも遅延時間が小さくなる（曲線ｋ１２，ｋ１４，ｋ１５参照）。   In such a case, the multi-hop access route requires a plurality of times of communication up to the base station, and thus is more susceptible to an increase in delay time than the W route and the L route. Therefore, the hop count method that does not consider link quality results in a longer delay time than before route switching. In the DLAR system, the DOSPR system, and the system according to the present invention, the delay time increases immediately after the path switching, as in the case shown in FIG. 18, but the delay time decreases as time elapses and is smaller than before the path switching. (See curves k12, k14, k15).

また、ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式を比較すると、この発明による方式は、最も小さい遅延時間を示し、図１８に示す場合よりも、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式の遅延時間との差が拡大する。即ち、より小さいパケットがより頻繁に発生し、制御遅延、衝突およびパケット誤り率が増える状況においても、この発明によるリンクコストは、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式より、マルチホップアクセス経路を効果的に構成することができる。   Further, when comparing the DLAR system, the DOSPR system, and the system according to the present invention, the system according to the present invention shows the smallest delay time, and the difference between the delay time of the DLAR system and the DOSPR system is larger than the case shown in FIG. To do. That is, even in the situation where smaller packets occur more frequently and the control delay, collision, and packet error rate increase, the link cost according to the present invention more effectively configures a multi-hop access route than the DLAR method and the DOSPR method. be able to.

次に、スループットの評価結果について説明する。図１９から分かるように、いずれの方式も、スループットは、経路切換前後でほぼ同一である。このシミュレーションにおいて、無線ＷＡＮとして使用したＯＰＮＥＴのＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６）は、電波伝搬部分が未実装であるため、干渉およびパケットロスなどは考慮されない。そのため、割り当てられた容量内のトラフィックであれば、結果として高品質な通信となり、無線通信ネットワーク全体のパケット到着率とほぼ同一の高いスループットとなる。即ち、いずれの方式も、スループットが経路切換前後でほぼ同一であることから、遅延時間を減少させつつ、高いスループットを維持している（曲線ｋ８〜ｋ１１参照）。   Next, the throughput evaluation results will be described. As can be seen from FIG. 19, the throughput is almost the same before and after the path switching in both methods. In this simulation, OPNET WiMAX (IEEE802.16) used as a wireless WAN does not consider interference and packet loss because the radio wave propagation portion is not mounted. Therefore, if the traffic is within the allocated capacity, the result is high-quality communication, and the high throughput is almost the same as the packet arrival rate of the entire wireless communication network. That is, in any of the methods, the throughput is almost the same before and after the path switching, so that a high throughput is maintained while reducing the delay time (see curves k8 to k11).

一方、図２１に示す場合においては、いずれの方式も、経路切換後、スループットが減少する。これは、より小さいパケットがより頻繁に到着すると、通信回数が増え、また、制御通信時間が大きくなるため、マルチホップアクセス経路は、通信遅延時間が大きくなり、パケットロスが増大するためである。   On the other hand, in the case shown in FIG. 21, in any method, the throughput decreases after the path is switched. This is because when the smaller packet arrives more frequently, the number of communication increases and the control communication time becomes longer, so that the communication delay time becomes larger and the packet loss increases in the multi-hop access path.

しかし、ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式においては、スループットは、遅延時間と同様に、時間が経過し、経路探索と経路切換とを繰り返し行なうに従って、スループットが改善し、最終的には、経路切換前と同一となるまで回復する（曲線ｋ１６，ｋ１８，ｋ１９参照）。   However, in the DLAR method, the DOSPR method, and the method according to the present invention, the throughput improves as the time elapses and the route search and the route switching are repeated, as in the case of the delay time. It recovers until it becomes the same as before the path switching (see curves k16, k18, k19).

図２２は、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合のマルチホップアクセス経路のパケットロスのタイミングチャートである。また、図２３は、Ｗ経路のトラフィック量のタイミングチャートである。図２２において、縦軸は、パケットロスを表し、横軸は、時間を表す。また、曲線ｋ２０〜ｋ２３は、それぞれ、この発明による方式、ホップ数方式、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式におけるパケットロスのタイミングチャートを示す。   FIG. 22 is a timing chart of packet loss of the multihop access route when the average packet arrival interval is 50 msec. FIG. 23 is a timing chart of the traffic amount of the W path. In FIG. 22, the vertical axis represents packet loss, and the horizontal axis represents time. Curves k20 to k23 show packet loss timing charts in the method according to the present invention, the hop number method, the DLAR method, and the DOSPR method, respectively.

更に、図２３において、縦軸は、Ｗ経路のトラフィック量を表し、横軸は、時間を表す。また、曲線ｋ２４〜ｋ２７は、それぞれ、この発明による方式、ホップ数方式、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式におけるＷ経路のトラフィック量のタイミングチャートを示す。   Further, in FIG. 23, the vertical axis represents the traffic amount of the W path, and the horizontal axis represents time. Curves k24 to k27 show timing charts of the traffic amount of the W path in the method according to the present invention, the hop number method, the DLAR method, and the DOSPR method, respectively.

図２２から分かるように、ホップ数方式以外のいずれの方式も、パケットロスが減少し、最終的には、ほぼ“０”になる（曲線ｋ２０〜ｋ２３参照）。但し、図２３から分かるように、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式は、経路探索と経路切換を繰り返し行なうに従い、Ｗ経路のトラフィック量が線形的に増える（曲線ｋ２６，ｋ２７参照）。即ち、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式は、経路をＷ経路へ切換えることによってパケットロスを減少させている。この発明による方式も、Ｗ経路のトラフィック量が増加するが、その増加量は、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式の両方と比較して少なく、かつ、次第に定常的になる。即ち、Ｗ経路への経路切換だけでなく、マルチホップアクセス経路の構成変更により、パケットロスを減少させている。   As can be seen from FIG. 22, in any method other than the hop number method, the packet loss is reduced to finally “0” (see curves k20 to k23). However, as can be seen from FIG. 23, in the DLAR method and the DOSPR method, the traffic amount of the W route increases linearly as the route search and the route switching are repeated (see curves k26 and k27). That is, the DLAR method and the DOSPR method reduce the packet loss by switching the route to the W route. The method according to the present invention also increases the traffic amount of the W path, but the increase amount is small as compared with both the DLAR method and the DOSPR method, and becomes gradually steady. That is, the packet loss is reduced not only by switching the route to the W route but also by changing the configuration of the multi-hop access route.

図２４および図２５は、それぞれ、遅延時間とスループットとの関係を示す第１および第２の相関図である。図２４および図２５において、縦軸は、遅延時間を表し、横軸は、時間を表す。また、図２４において、曲線ｋ２８〜ｋ３１は、それぞれ、この発明による方式、ホップ数方式、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式による遅延時間とスループットとの相関図を示す。更に、図２５において、曲線ｋ３２〜ｋ３５は、それぞれ、この発明による方式、ホップ数方式、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式による遅延時間とスループットとの相関図を示す。更に、図２４は、平均パケット到着間隔が７０ｍｓｅｃである場合を示し、図２５は、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合を示す。   24 and 25 are first and second correlation diagrams showing the relationship between delay time and throughput, respectively. 24 and 25, the vertical axis represents the delay time, and the horizontal axis represents time. In FIG. 24, curves k28 to k31 show correlation diagrams between delay times and throughputs according to the method, the hop number method, the DLAR method, and the DOSPR method according to the present invention, respectively. Further, in FIG. 25, curves k32 to k35 show correlation diagrams between delay time and throughput according to the method, the hop number method, the DLAR method, and the DOSPR method according to the present invention, respectively. Further, FIG. 24 shows a case where the average packet arrival interval is 70 msec, and FIG. 25 shows a case where the average packet arrival interval is 50 msec.

図２４および図２５の遅延時間およびスループットは、ランダムに生成した１０通りのトポロジーにおいて、無線通信ネットワーク全体の平均トラフィック総量を１２８Ｋｂｐｓから１Ｍｂｐｓまでの各トラフィック量で計測した結果の平均である。そして、計測期間は、全ての方式の状態が安定するシミュレーション時間である９００秒以降とした。   The delay times and throughputs in FIGS. 24 and 25 are the average results of measuring the total average traffic volume of the entire wireless communication network at each traffic volume from 128 Kbps to 1 Mbps in 10 randomly generated topologies. The measurement period was 900 seconds or later, which is a simulation time in which the states of all methods are stabilized.

無線通信ネットワークの平均トラフィック総量を増やすと、無線通信ネットワーク全体で端末の平均パケットサイズは、指数分布であるため、各端末間の平均パケットサイズの分散が大きくなる。また、大きな平均パケットサイズとなる端末が増え、そのような端末では、発生するパケットサイズの分散が大きくなる。即ち、無線通信ネットワーク全体の平均トラフィック総量が増えると、各端末で処理するトラフィック量が増えると同時に、トラフィックがトポロジーと時間とにおいて大きく分散することとなる。   When the average total traffic amount of the wireless communication network is increased, the average packet size of the terminals in the entire wireless communication network has an exponential distribution, so that the dispersion of the average packet size among the terminals increases. In addition, the number of terminals having a large average packet size increases, and the distribution of the generated packet size increases in such terminals. That is, when the average total traffic amount of the entire wireless communication network increases, the traffic amount processed by each terminal increases, and at the same time, the traffic is greatly dispersed in topology and time.

このような場合では、より効果的なトラフィック制御が必要となる。図２４および図２５から分かるように、ホップ数方式は、トラフィック量が増えると、スループットに対して遅延時間が急激に大きくなり、明らかに他の方式よりも劣る（曲線ｋ２９，ｋ３３参照）。ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式は、パケット到着間隔が７０ｍｓｅｃである場合、相互に差が明確でない（曲線ｋ２８，ｋ３０，ｋ３１参照）。   In such a case, more effective traffic control is required. As can be seen from FIGS. 24 and 25, in the hop count method, as the traffic volume increases, the delay time increases rapidly with respect to the throughput, and clearly is inferior to the other methods (see curves k29 and k33). The difference between the DLAR method, the DOSPR method, and the method according to the present invention is not clear when the packet arrival interval is 70 msec (see curves k28, k30, and k31).

しかし、送信回数およびＭＡＣ制御遅延時間が増える図２５の場合（パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合）においては、トラフィック量が増えると、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式は、遅延時間がスループットに対して増える（曲線ｋ３４，ｋ３５参照）。この発明による方式は、トラフィック量が増えるとスループットに対して遅延時間が増えるが、その増加量は、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式と比較して低い値で安定している（曲線ｋ３２参照）。従って、この発明による方式は、他の方式と比較して、高いトラフィック量で、かつ、分散が大きい場合においても、高いスループットと小さい遅延時間とする経路構成が可能である。   However, in the case of FIG. 25 in which the number of transmissions and the MAC control delay time increase (when the packet arrival interval is 50 msec), the delay time increases with respect to the throughput in the DLAR method and the DOSPR method as the traffic amount increases ( Curves k34 and k35). In the system according to the present invention, the delay time increases with respect to the throughput as the traffic volume increases, but the increase is stable at a low value as compared with the DLAR system and the DOSPR system (see curve k32). Therefore, the system according to the present invention can provide a path configuration with a high throughput and a small delay time even when the traffic is large and the dispersion is large, as compared with other systems.

以上より、遅延時間が増大する無線通信ネットワークの状況において、トラフィック量が更に多く、かつ、分散が大きい無線通信ネットワーク状況においても、この発明による方式のリンクコストは、比較対象のいずれの方式のリンクコストよりも、高いスループットと小さい遅延時間とするマルチホップアクセス経路を構成できる。   As described above, in the wireless communication network situation where the delay time increases, the link cost of the method according to the present invention is the link of any of the comparison target even in the wireless communication network state where the traffic volume is further large and the distribution is large. A multi-hop access path having a higher throughput and a smaller delay time than the cost can be configured.

次に、基地局による経路切換制御の有効性を示すために、各リンクコストに関して基地局による経路切換制御を適用しない（従来の分散型非動機Ｂｅｌｌｍａｎｎ−Ｆｏｒｄを用いた自律制御）場合の遅延時間を示す。   Next, in order to show the effectiveness of the path switching control by the base station, the delay time when the path switching control by the base station is not applied for each link cost (autonomous control using the conventional distributed non-motive Bellmann-Ford). Indicates.

自律制御は、各端末からの経路情報の配信間隔を１０秒とし、各端末で近傍端末から経路情報を取得した際に、最小コスト経路が見つかれば、経路切換を行なうこととした。   In the autonomous control, the distribution interval of route information from each terminal is set to 10 seconds, and when the route information is obtained from each neighboring terminal at each terminal, the route is switched if the minimum cost route is found.

図２６は、無線通信ネットワークの平均トラフィック総量が５１２Ｋｂｐｓであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合のホップ数方式、ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式における遅延時間のタイミングチャートである。   FIG. 26 is a timing chart of delay times in the hop count method, the DLAR method, the DOSPR method, and the method according to the present invention when the average total traffic amount of the wireless communication network is 512 Kbps and the average packet arrival interval is 50 msec.

図２６において、縦軸は、遅延時間を表し、横軸は、時間を表す。また、曲線ｋ３６〜ｋ３９は、それぞれ、この発明による方式、ホップ数方式、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式による遅延時間のタイミングチャートを示す。   In FIG. 26, the vertical axis represents delay time, and the horizontal axis represents time. Curves k36 to k39 respectively show timing charts of delay times according to the method, the hop number method, the DLAR method, and the DOSPR method according to the present invention.

この発明による方式およびＤＯＳＰＲ方式は、遅延時間が大きく変動し、発振現象が発生していることが分かる（曲線ｋ３６，ｋ３８参照）。一方、ホップ数方式およびＤＬＡＲ方式は、発振現象が見られない（曲線ｋ３７，ｋ３９参照）。   It can be seen that the delay time greatly fluctuates in the method according to the present invention and the DOSPR method (see curves k36 and k38). On the other hand, in the hop number method and the DLAR method, no oscillation phenomenon is observed (see curves k37 and k39).

また、図２７は、平均パケットサイズが２５６ビットであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合におけるＷ経路のトラフィック量のタイミングチャートである。図２７において、縦軸は、遅延時間を表し、横軸は、時間を表す。そして、曲線ｋ４０〜ｋ４３は、それぞれ、この発明による方式、ホップ数方式、ＤＬＡＲ方式およびＤＯＳＰＲ方式によるＷ経路のトラフィック量のタイミングチャートを示す。   FIG. 27 is a timing chart of the traffic amount of the W path when the average packet size is 256 bits and the average packet arrival interval is 50 msec. In FIG. 27, the vertical axis represents delay time, and the horizontal axis represents time. Curves k40 to k43 show timing charts of the traffic amount of the W path according to the method, the hop number method, the DLAR method and the DOSPR method according to the present invention, respectively.

ホップ数方式は、トラフィック変動を考慮しないため、そもそも経路切換が発生しない。ＤＬＡＲ方式は、リンクコストが瞬時値の待機パケット数であるため、Ｗ経路のような、高々、１回の通信で済む経路では、遅延時間が小さく、パケットが待機している時間が極僅かであり、その瞬時値は、大部分の場合、“０”になる（マルチホップアクセス経路は、複数通信による通信遅延、および複数リンクコストの和であるため、“０”よりも大きな値になる可能性が高い）。即ち、ＤＬＡＲ方式は、Ｗ経路へ経路切換をした場合、リンクコストの解像度が低いため、経路を切換えた後のＷ経路の経路コストが“０”となり、常に、Ｗ経路への経路切換後は、その経路では、経路切換が発生しなくなる（図２７の曲線ｋ４２参照）。   Since the hop count method does not consider traffic fluctuation, route switching does not occur in the first place. In the DLAR method, the link cost is the number of waiting packets with an instantaneous value. Therefore, in a route such as the W route, which requires only one communication at a time, the delay time is small, and the packet is waiting for a very short time. Yes, the instantaneous value is “0” in most cases (the multi-hop access path is the sum of the communication delay due to multiple communications and the multiple link costs, so it can be larger than “0”) High). That is, in the DLAR method, when the route is switched to the W route, the resolution of the link cost is low. Therefore, the route cost of the W route after switching the route is “0”. In that route, route switching does not occur (see curve k42 in FIG. 27).

以上より、ホップ数方式は、トラフィック変動を考慮しないため、また、ＤＬＡＲ方式は、リンクコストの解像度の低さからトラフィックの変動に鈍感であるため、経路切換の発振現象は発生せず、この発明による方式およびＤＯＳＰＲ方式は、トラフィック変動に敏感であるため、経路切換の発振現象が発生する。その結果、経路切換の発振現象は、リンクコストがトラフィックの変動に敏感であるために発生する。   From the above, since the hop count method does not consider traffic fluctuations, and the DLAR method is insensitive to traffic fluctuations due to low link cost resolution, the path switching oscillation phenomenon does not occur. Since the scheme according to DOSPR and the DOSPR scheme are sensitive to traffic fluctuations, a path switching oscillation phenomenon occurs. As a result, the path switching oscillation phenomenon occurs because the link cost is sensitive to traffic fluctuations.

従って、マルチホップアクセス経路において、精度の高いリンクコストを用いて経路切換によるトラフィック制御を行なう場合、経路切換の発振現象を抑制する制御が必須である。この発明による方式における基地局制御は、図２６を図１８および図２０と比較して分かるように、経路切換による発振現象を抑制する。その結果、基地局による経路切換制御は、マルチホップアクセス経路の経路切換によるトラフィック制御に必須である。   Therefore, when performing traffic control by route switching using a highly accurate link cost in a multi-hop access route, control for suppressing the oscillation phenomenon of route switching is essential. The base station control in the system according to the present invention suppresses the oscillation phenomenon due to path switching, as can be seen by comparing FIG. 26 with FIG. 18 and FIG. As a result, route switching control by the base station is essential for traffic control by route switching of multi-hop access routes.

上記においては、パケット分配率が最適化されるまで、経路切換処理を行なうと説明したが（図１２および図１４のステップＳ２６参照）、この発明においては、これに限らず、図１２に示すネットワークコストが基準値以下になるまで経路切換を実行するようにしてもよい。この場合、図１４のステップＳ２６において、ネットワークコストが基準値以下であるか否かが判定されることになる。   In the above description, it has been described that the path switching process is performed until the packet distribution ratio is optimized (see step S26 in FIGS. 12 and 14). However, the present invention is not limited to this, and the network shown in FIG. The route switching may be executed until the cost is equal to or lower than the reference value. In this case, in step S26 of FIG. 14, it is determined whether or not the network cost is equal to or less than a reference value.

なお、この発明においては、無線ＷＡＮ基地局１０および無線ＬＡＮ基地局２０，３０は、「複数の基地局」を構成し、無線ＷＡＮ端末１〜４および無線ＬＡＮ端末５，６は、「複数の無線装置」を構成する。   In the present invention, the wireless WAN base station 10 and the wireless LAN base stations 20 and 30 constitute “a plurality of base stations”, and the wireless WAN terminals 1 to 4 and the wireless LAN terminals 5 and 6 include “a plurality of base stations”. A "radio device".

また、端末Ｍ１〜Ｍ７は、「複数の無線装置」を構成し、端末Ｍ１〜Ｍ６は、「ｎ個の無線装置」を構成する。   The terminals M1 to M7 constitute “a plurality of radio apparatuses”, and the terminals M1 to M6 constitute “n radio apparatuses”.

更に、特定端末は、「特定無線装置」を構成し、端末Ｍ２〜Ｍ６は、「ｉ個の無線装置」を構成する。   Furthermore, the specific terminal constitutes a “specific radio apparatus”, and the terminals M2 to M6 constitute “i radio apparatuses”.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、所望の基地局に高能率でアクセス可能な無線通信ネットワークシステムに適用される。   The present invention is applied to a wireless communication network system capable of accessing a desired base station with high efficiency.

この発明の実施の形態よる無線通信ネットワークシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of a wireless communication network system according to an embodiment of the present invention. 図１に示す無線ＷＡＮ端末の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the wireless WAN terminal shown in FIG. 図１に示す無線ＷＡＮ基地局の一部の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a part of radio | wireless WAN base station shown in FIG. 単一リンクおよび連結リンクを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating a single link and a connection link. Ｗ−経路からマルチホップ無線通信経路への切換えを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows switching from a W-path | route to a multihop radio | wireless communication path | route. ネットワークコストとマルチホップアクセス経路へのパケット分配率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a network cost and the packet distribution rate to a multihop access route. 遅延時間とスループットとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between delay time and throughput. ネットワークコストとマルチホップアクセス経路へのパケット分配率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a network cost and the packet distribution rate to a multihop access route. ＤＯＳＰＲにおけるＣＳＭＡ／ＣＡの遷移状態を示す図である。It is a figure which shows the transition state of CSMA / CA in DOSPR. 最小コスト経路の探索を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the search of the minimum cost path | route. 経路テーブルの概念図である。It is a conceptual diagram of a route table. パケットの分配方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distribution method of a packet. 最小コスト経路を探索する動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which searches a minimum cost path | route. ネットワークコストを低減する動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which reduces network cost. 図１４に示すステップＳ１４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detailed operation | movement of step S14 shown in FIG. 図１５に示すフローチャートに従って特定端末を選択する第１の概念図である。FIG. 16 is a first conceptual diagram for selecting a specific terminal according to the flowchart shown in FIG. 15. 図１５に示すフローチャートに従って特定端末を選択する第２の概念図である。It is the 2nd conceptual diagram which selects a specific terminal according to the flowchart shown in FIG. 平均パケットサイズが１８０ビットであり、平均パケット到着間隔が７０ｍｓｅｃである場合の遅延時間のタイミングチャートである。It is a timing chart of the delay time when the average packet size is 180 bits and the average packet arrival interval is 70 msec. 平均パケットサイズが１８０ビットであり、平均パケット到着間隔が７０ｍｓｅｃである場合のスループットのタイミングチャートである。It is a timing chart of the throughput when the average packet size is 180 bits and the average packet arrival interval is 70 msec. 平均パケットサイズが６４ビットであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合の遅延時間のタイミングチャートである。It is a timing chart of delay time when an average packet size is 64 bits and an average packet arrival interval is 50 msec. 平均パケットサイズが６４ビットであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合のスループットのタイミングチャートである。It is a timing chart of the throughput when the average packet size is 64 bits and the average packet arrival interval is 50 msec. 平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合のマルチホップアクセス経路のパケットロスのタイミングチャートである。It is a timing chart of packet loss of a multihop access route when an average packet arrival interval is 50 msec. Ｗ経路のトラフィック量のタイミングチャートである。It is a timing chart of the traffic amount of W path | route. 遅延時間とスループットとの関係を示す第１の相関図である。It is a 1st correlation diagram which shows the relationship between delay time and throughput. 遅延時間とスループットとの関係を示す第２の相関図である。It is a 2nd correlation diagram which shows the relationship between delay time and a throughput. 無線通信ネットワークの平均トラフィック総量が５１２Ｋｂｐｓであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合のホップ数方式、ＤＬＡＲ方式、ＤＯＳＰＲ方式およびこの発明による方式における遅延時間のタイミングチャートである。6 is a timing chart of delay times in the hop number method, the DLAR method, the DOSPR method, and the method according to the present invention when the average total traffic amount of the wireless communication network is 512 Kbps and the average packet arrival interval is 50 msec. 平均パケットサイズが２５６ビットであり、平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃである場合におけるＷ経路のトラフィック量のタイミングチャートである。10 is a timing chart of the traffic amount of the W path when the average packet size is 256 bits and the average packet arrival interval is 50 msec.

符号の説明Explanation of symbols

１〜４ 無線ＷＡＮ端末、５，６ 無線ＬＡＮ端末、１０ 無線ＷＡＮ基地局、１１ アンテナ、１２〜１４ 無線モジュール、１５ スイッチング手段、１６，１６Ａ コントローラ、１７ アプリケーションプロセッサ、１８ 探索モジュール、２０ 無線ＬＡＮ基地局、４１〜４３ 有線ケーブル、５０ ネットワーク、５１〜５４ 端末、６０，７０ 無線ＬＡＮセル、８０ 無線ＷＡＮセル、１００ 無線通信ネットワークシステム。   1-4 wireless WAN terminal, 5, 6 wireless LAN terminal, 10 wireless WAN base station, 11 antenna, 12-14 wireless module, 15 switching means, 16, 16A controller, 17 application processor, 18 search module, 20 wireless LAN base Station, 41-43 wired cable, 50 network, 51-54 terminal, 60, 70 wireless LAN cell, 80 wireless WAN cell, 100 wireless communication network system.

Claims (9)

相互に異なる複数の無線システムを装備し、各々が装備した無線システムを用いて無線通信を行なう複数の基地局と、
各々が前記複数の無線システムとマルチホップ無線システムとを装備し、各々が前記複数の無線システムから選択された少なくとも１つの無線システムと前記マルチホップ無線システムとを用いて前記複数の基地局のうちの所望の基地局にアクセスする複数の無線装置とを備え、
前記複数の基地局の各々は、前記複数の無線装置のうちのｎ（ｎは３以上の整数）個の無線装置が前記少なくとも１つの無線システムと前記マルチホップ無線システムとを用いて複数の無線通信経路により自己と無線通信を行なう場合、前記複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、前記複数の無線通信経路を用いた無線通信の遅延時間を相対的に低下させる経路切換処理を行なうように前記ｎ個の無線装置のうちの特定無線装置を制御し、
前記特定無線装置は、前記基地局からの制御に応じて、前記経路切換処理を行なう、無線通信ネットワークシステム。 A plurality of base stations that are equipped with a plurality of different radio systems, and that perform radio communication using the radio systems equipped with each,
Each of the plurality of base stations using the at least one radio system selected from the plurality of radio systems and the multi-hop radio system, each comprising the plurality of radio systems and a multi-hop radio system A plurality of wireless devices for accessing a desired base station,
Each of the plurality of base stations includes a plurality of wireless devices using n (n is an integer of 3 or more) wireless devices using the at least one wireless system and the multi-hop wireless system. When performing wireless communication with itself through a communication path, the throughput of wireless communication using the plurality of wireless communication paths is maintained, and the delay time of wireless communication using the plurality of wireless communication paths is relatively reduced. Controlling a specific radio device among the n radio devices so as to perform a path switching process;
The specific wireless device is a wireless communication network system that performs the path switching process in accordance with control from the base station. 前記複数の基地局の各々は、前記複数の無線通信経路の各々における待機トラフィック数を演算し、その演算した複数の待機トラフィック数のうち最大の待機トラフィック数を有する無線通信経路を選択し、その選択した無線通信経路を構成する前記特定無線装置へ前記経路切換処理を行なうための経路切換指示を送信し、
前記特定無線装置は、前記経路切換指示に応じて、前記経路切換処理を行なう、請求項１に記載の無線通信ネットワークシステム。 Each of the plurality of base stations calculates the number of standby traffic in each of the plurality of wireless communication paths, and selects a wireless communication path having the maximum number of standby traffic among the calculated plurality of standby traffic numbers, Transmitting a route switching instruction for performing the route switching processing to the specific wireless device constituting the selected wireless communication route;
The wireless communication network system according to claim 1, wherein the specific wireless device performs the route switching process in response to the route switching instruction. 前記複数の基地局の各々は、前記最大の待機トラフィック数を有する無線通信経路が前記マルチホップ無線システムを用いて無線通信を行なうためのマルチホップ無線通信経路である場合、前記マルチホップ無線通信経路を構成するｉ（ｉは２≦ｉ＜ｎを満たす整数）個の無線装置のうち自己からｘ（ｘは正の整数）ホップ目に位置する前記特定無線装置へ前記経路切換指示を送信する、請求項２に記載の無線通信ネットワークシステム。   When each of the plurality of base stations is a multi-hop wireless communication path for performing wireless communication using the multi-hop wireless system, the multi-hop wireless communication path Transmitting the route switching instruction to the specific wireless device located at the x (x is a positive integer) hop from itself among i (i is an integer satisfying 2 ≦ i <n), The wireless communication network system according to claim 2. 前記複数の基地局の各々は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記経路切換処理において前記最大の待機トラフィック数を有する第１のマルチホップ無線通信経路がｔ−１回目の前記経路切換処理において前記最大の待機トラフィック数を有する第２のマルチホップ無線通信経路と同じであるとき、前記ｔ−１回目の前記経路切換処理におけるホップ数と同じホップ数である前記ｘホップ目に位置する前記特定無線装置へ前記経路切換指示を送信し、前記第１のマルチホップ無線通信経路が前記第２のマルチホップ無線通信経路と異なるとき、ｘ＋１ホップ目に位置する前記特定無線装置へ前記経路切換経路を送信する、請求項３に記載の無線通信ネットワークシステム。   In each of the plurality of base stations, the first multihop wireless communication path having the maximum number of waiting traffics in the path switching process of t (t is an integer of 2 or more) is the path switching of the t-1th time. When the processing is the same as the second multi-hop wireless communication path having the maximum number of waiting traffics, it is located at the x-hop that is the same as the number of hops in the t-1th path switching process. When the route switching instruction is transmitted to the specific wireless device, and the first multi-hop wireless communication route is different from the second multi-hop wireless communication route, the route switching to the specific wireless device located at the x + 1 hop is performed. The wireless communication network system according to claim 3, wherein the route is transmitted. 前記特定無線装置は、自己の周囲に存在する無線装置との間の無線通信経路のうち前記待機トラフィック数が最小である無線通信経路を探索し、前記経路切換指示に応じて、前記探索した無線通信経路へ経路を切換える、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信ネットワークシステム。   The specific wireless device searches for a wireless communication route having the minimum number of standby traffic among wireless communication routes with wireless devices existing around the specific wireless device, and in response to the route switching instruction, the specified wireless device The wireless communication network system according to any one of claims 2 to 4, wherein the route is switched to a communication route. 前記特定無線装置は、前記探索した無線通信経路へ経路を切換えるための切換先無線装置を含む経路切換応答を前記基地局へ送信し、前記基地局から応答確認を受信すると、前記探索した無線通信経路へ経路を切換え、
前記基地局は、前記経路切換応答を受信すると、その受信した経路切換応答に含まれる切換先無線装置に応じて、前記ｎ個の無線装置が自己にアクセスするための複数の無線通信経路の経路トポロジーを更新して前記応答確認を前記特定無線装置へ送信する、請求項５に記載の無線通信ネットワークシステム。 The specific wireless device transmits a route switching response including a switching destination wireless device for switching a route to the searched wireless communication route to the base station, and receives a response confirmation from the base station, the searched wireless communication Switch the route to the route,
When the base station receives the path switching response, the base station includes a plurality of radio communication path paths for the n radio apparatuses to access itself according to the switching destination radio apparatus included in the received path switching response. The wireless communication network system according to claim 5, wherein topology is updated and the response confirmation is transmitted to the specific wireless device. 前記基地局は、前記切換先無線装置と前記経路トポロジーとに基づいて、前記ｎ個の無線装置がループ経路からなる無線通信経路を構成するか否かを判定し、前記ｎ個の無線装置が前記ループ経路からなる無線通信経路を構成しないとき、前記応答確認を前記特定無線装置へ送信する、請求項６に記載の無線通信ネットワークシステム。   The base station determines whether or not the n radio devices constitute a radio communication path composed of a loop path based on the switching destination radio device and the path topology, and the n radio devices The wireless communication network system according to claim 6, wherein when the wireless communication path including the loop path is not configured, the response confirmation is transmitted to the specific wireless device. 前記基地局は、前記切換先無線装置と前記経路トポロジーとに基づいて、前記ｎ個の無線装置がループ経路からなる無線通信経路を構成するか否かを判定し、前記ｎ個の無線装置が前記ループ経路からなる無線通信経路を構成するとき、前記拒否応答を前記特定無線装置へ送信し、
前記特定無線装置は、前記拒否応答に応じて、前記探索した無線通信経路への経路切換を中止する、請求項６に記載の無線通信ネットワークシステム。 The base station determines whether or not the n radio devices constitute a radio communication path composed of a loop path based on the switching destination radio device and the path topology, and the n radio devices When configuring a wireless communication path consisting of the loop path, the rejection response is transmitted to the specific wireless device,
The wireless communication network system according to claim 6, wherein the specific wireless device stops route switching to the searched wireless communication route in response to the rejection response. 前記複数の基地局の各々は、前記複数の無線システムのうち、最も通信範囲が広い無線システムを用いて前記経路切換指示を前記特定無線装置へ送信する、請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の無線通信ネットワークシステム。   The base station according to any one of claims 2 to 8, wherein each of the plurality of base stations transmits the route switching instruction to the specific wireless device using a wireless system having the widest communication range among the plurality of wireless systems. The wireless communication network system according to item 1.

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