JP2009159457A - アドホック通信システム、アドホック通信システムにおける通信方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】パケットを中継する複数の通信経路が有る場合、アドホックネットワークを形成する個々の無線端末の消費電力を低減し、アドホック通信システム全体の運用時間を延長する。
【解決手段】アドホック通信システムにおいて、アドホックネットワークを形成する無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置が、この第１端末装置、及びいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２の端末装置の間にパケットを転送する複数の通信経路を設定し、いずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末から電波伝搬状況に関する情報を収集し、これらの無線端末をオン状態にするとともに、他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態にする動作指令を含むスケジュールを無線信号の伝搬範囲に関する情報に基づき作成し、この動作指令に沿って動作させる無線端末に対しこのスケジュールを配信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アドホック通信システム、アドホック通信システムにおける通信方法及びコンピュータプログラムに関する。

アドホック通信システムにおいては、アドホックネットワークを形成する複数の無線端末がこれらの無線端末の間でそれぞれの経路情報を交換している。送信元の無線端末からのパケットは、他の無線端末をアドホック中継装置として順次転送されて、送信先の無線端末へと送られる。各無線端末の消費電力を抑えて、ネットワーク全体で省電力を実現することが望まれている。

従来、アドホックネットワークにおける通信端末の省電力化を図る技術として、複数の通信端末の１つが第１の報知信号を発信すると、複数の通信端末がスリープ状態に入るようにした通信方法が知られている（特許文献１参照）。

親機の蓄電池の残量不足によってネットワーク接続時間が短くなることを防ぐ技術として、子機が親機との間でデータ交換が可能になったら、テスト信号を用いて測定した転送レートと、各子機の蓄電池の残量とを親機が収集し、収集した情報を基に新たに真の親機を選定し直すようにしたアドホックネットワークシステムの接続方法も知られている（特許文献２参照）。

また、通信手段のモードを、ＱｏＳを保証して通信を行うモードと、アドホックモードでパワーセーブを行いながら通信を行うモードとに切り替える制御手段を備えた通信機器が提案されている（特許文献３参照）。
特開２００５−１５１４７６号公報 特開平１０−１４５２７６号公報 特開２００７−１２４２４９号公報

アドホック通信システムでは、情報の送信元の無線端末と情報の送信先の無線端末との間に互いに異なる複数の通信経路が生成されることがある。いずれかの通信経路にしたがってパケットは転送されるが、他の通信経路上のノードとしての無線端末は、送信動作及び受信動作を行ったままの状態にされている。

アドホックネットワークを形成する複数のアドホック中継装置は中継機能を有するがために、常に、動作させておいてシステム全体を運用状態としておく必要がある。このため、これらのアドホック中継装置はそれぞれの消費電力を抑えることができないという問題がある。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、アドホックネットワークにおいて、パケットを中継する複数の通信経路が有る場合、アドホックネットワークを形成する個々のアドホック中継装置の消費電力を減らすことが可能となり、アドホック通信システム全体の運用時間を延長することを可能とするアドホック通信システム、アドホック通信システムにおける通信方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

このような課題を解決するため、本発明の一態様によれば、アドホックネットワークを形成する複数の無線端末と、これらの無線端末のうちのいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置と、このアドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２端末装置とを備え、各無線端末が、無線信号を受信する無線受信部と、互いに無線送受信が可能な複数の無線端末を示す経路情報、及び電波伝搬状況に関する情報を無線送信する無線送信部と、この無線送信部の送信動作を制御する第１制御部とを備え、前記第１端末装置が、無線信号を送受信する無線送受信部と、この無線送受信部が受信した各無線端末の経路情報に基づきこの第１端末装置及び前記第２端末装置間にパケットを転送する複数の通信経路を設定する経路設定部と、前記各無線端末から送られた前記電波伝搬状況に関する情報に基づきこれらの通信経路のうちのいずれかの通信経路を構成する無線端末をオン状態又はオフ状態にするとともに前記複数の通信経路のうちの他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態又はオン状態にする内容の動作指令を含むスケジュールを作成し、このスケジュールを前記各無線端末へ配信するよう前記無線送受信部に対して指令する第２制御部とを備え、前記各無線端末の第１制御部が、前記無線受信部を介して受信された前記スケジュールに含まれる動作指令に基づき前記無線送信部の送信動作を休止又は起動させることを特徴とするアドホック通信システムが提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、アドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置が、この第１端末装置、及びこのアドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２端末装置の間にパケットを転送する複数の通信経路を設定するステップと、前記第１端末装置が、これらの通信経路のうちのいずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末から、電波伝搬状況に関する情報を収集するステップと、この第１端末装置が、前記いずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末をオン状態にするとともに前記複数の通信経路のうちの他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態にする内容の動作指令を含むスケジュールを前記電波伝搬状況に関する情報に基づき作成するステップと、この第１端末装置が、この動作指令に沿って動作させる無線端末に対して、このスケジュールを配信するステップと、を備えたことを特徴とするアドホック通信システムにおける通信方法が提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、アドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置が、この第１端末装置、及びこのアドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２端末装置の間にパケットを転送する複数の通信経路を設定するステップと、前記第１端末装置が、これらの通信経路のうちのいずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末から、電波伝搬状況に関する情報を収集するステップと、この第１端末装置が、前記いずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末をオン状態にするとともに前記複数の通信経路のうちの他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態にする内容の動作指令を含むスケジュールを前記電波伝搬状況に関する情報に基づき作成するステップと、この第１端末装置が、この動作指令に沿って動作させる無線端末に対して、このスケジュールを配信するステップと、をこの第１端末装置に搭載されたコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラムが提供される。

本発明によれば、アドホックネットワークにおいて、個々の無線端末が動作する際の消費電力を減らすことができ、各無線端末の動作時間を延ばすことが可能となり、アドホック通信システム全体の運用時間を延長することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態に係るアドホック通信システム、アドホック通信システムにおける通信方法及びコンピュータプログラムについて、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

図１は本発明の実施の形態に係るアドホック通信システムを構成する複数のアドホック中継装置のエリアにおける配置例を示す図である。本実施形態に係るアドホック通信システムは、情報の送信元でありパケットの転送経路の切り替え制御を行う機能を有する送信元端末装置１と、この送信元端末装置１からの情報の送信先である送信先端末装置２と、それぞれこれらの送信元端末装置１及び送信先端末装置２の間に介在し、送信元端末装置１からのパケットを順次転送して送信先端末装置２へ送信する複数のアドホック中継装置３、４、５、６、７、８、９及び１０とを備えている。

アドホック中継装置３〜１０はいずれも本実施形態に係るアドホック通信システムの無線端末である。送信元端末装置１は第１の端末装置であり、送信先端末装置２は第２の端末装置である。これらの送信元端末装置１、送信先端末装置２及びアドホック中継装置３〜１０はいずれも無線ＬＡＮによる無線通信を行えるようにされており、これらのアドホック中継装置３〜１０によってアドホックネットワークが形成されている。

ある時間において、アドホック中継装置３は送信元端末装置１と直接通信可能なところに位置している。アドホック中継装置４はこのアドホック中継装置３と直接通信可能なところに位置し、アドホック中継装置５はこのアドホック中継装置４と直接通信可能なところに位置し、アドホック中継装置６はこのアドホック中継装置５と直接通信可能なところに位置し、アドホック中継装置７はこのアドホック中継装置６及び送信先端末装置２と直接通信可能なところに位置している。これらのアドホック中継装置３、４、５、６及び７によって第１の通信経路Ｒ１が形成されている。

同時間において、アドホック中継装置８はアドホック中継装置３と直接通信可能なところに位置し、アドホック中継装置９はこのアドホック中継装置８と直接通信可能なところに位置し、アドホック中継装置１０はこのアドホック中継装置９と直接通信可能なところに位置している。これらのアドホック中継装置３、８、９、１０及び７によって第２の通信経路Ｒ２が形成されている。アドホック中継装置３は、アドホック中継装置４、８の双方と、送信元端末装置１との間で直接通信可能であり、アドホック中継装置７はアドホック中継装置６、１０の双方と送信先端末装置２との間で直接通信可能である。

本実施形態に係るアドホック通信システムでは、これらのアドホック中継装置３〜１０は、一定時間は同じ位置に留まるようにして使われている。

送信元端末装置１は無線ＬＡＮ通信機能を有する端末機器であり、例えばパソコンが用いられる。図２は送信元端末装置１のハードウェアの概略構成図である。送信元端末装置１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ等の規格に対応した通信手順に基づき高周波数帯域の無線信号を送受信する無線ＬＡＮ通信部（無線送受信部）１１と、図示しない外部周辺機器との間でデータのやり取りを行うための入出力部（Ｉ／Ｏ）１２と、演算を行うＣＰＵ（中央演算装置）１３と、プログラムやデータを記憶する記憶装置１４とを備えている。更にこの送信元端末装置１は、ＧＰＳ信号の測位データから自端末の位置情報を生成して出力するＧＰＳ受信機２３と、無線ＬＡＮ通信部１１、入出力部１２、ＣＰＵ１３、記憶装置１４及びＧＰＳ受信機２３にパワーを供給する電源２４とを有する。

無線ＬＡＮ通信部１１はＩＥＥＥ８０２．１１で決められた帯域の無線信号を送受信する。例えば無線ＬＡＮカードや無線ＬＡＮボードが無線ＬＡＮ通信部１１として用いられている。入出力部１２には例えばＲＪ４５型の端子形状を有するコネクタやＵＳＢコネクタなどが接続されている。例えば送信元端末装置１に外付けされたＵＳＢカメラによって撮影されたこの送信元端末装置１の周りの状況の画像データが、アドホック中継装置３〜１０のうちの数台によって形成される通信経路を介して送信先端末装置２へ転送可能にされている。

記憶装置１４はパソコン用のＯＳ及びこのＯＳの上で実行される本実施形態に係るコンピュータプログラムを記憶する。記憶装置１４には、ハードディスクやフロッピー（登録商標）ディスクなどの磁気ディスク、又はＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ若しくはＢＤ−ＲＯＭといった光ディスク、又はカードメモリが用いられる。入出力部１２を介して外付けされたＵＳＢメモリを用いて記憶装置１４を構成してもよい。これらの記録媒体あるいは記憶媒体を適宜組み合わせて記憶装置１４として用いることもできる。記憶装置１４はＲＡＭなどの一時記憶手段も有する。

また、ＣＰＵ１３及び記憶装置１４によって、通信経路Ｒ１及びＲ２上のノードとしてのアドホック中継装置３〜１０の休止及び起動を制御する制御部（第２制御部）１５の機能が実現される。本実施形態に係るアドホック通信システムにおいて、アドホック中継装置３〜１０を休止させる制御とは、アドホック中継装置３〜１０の状態を、送信及び受信のいずれの処理も止めてタイマだけを動かしている状態にする制御を指す。

この制御部１５は、アドホックルーティングプロトコルの通信手順に沿って、アドホック中継装置３〜１０の各制御部との間でメッセージをやり取り可能にされている。ＣＰＵ１３及び記憶装置１４により、複数、例えば２本の通信経路Ｒ１及びＲ２を設定する経路設定部としての機能も実現される。

また、制御部１５は、アドホック中継装置３〜１０より送られるこれらのアドホック中継装置３〜１０の受信電力レベルと、アドホック中継装置３〜１０より送られるこれらのアドホック中継装置３〜１０の位置情報と、送信元端末装置１から送られた所定数のパケットに対しアドホック中継装置３〜１０にて受信されたパケット個数の比率であるパケット到達率と、電池のパワーがフル充電時の何％であるかを表す電池残量とを収集するようにしている。これらの受信電力レベル、位置情報及びパケット到達率は、所定時間後にアドホック中継装置からの無線信号が届く範囲内に自端末がいるか、あるいはこの自端末がこの範囲外にいるかを予測するための電波伝搬状況に関する情報である。

制御部１５は、受信電力レベルと、位置情報から算出して得たアドホック中継装置の移動速度、パケット到達率及び電池残量に基づいて、動作指令が記述されたスケジュールを作成する。

動作指令とは、通信経路Ｒ１を構成するアドホック中継装置４、５、６をオン状態にするとともに通信経路Ｒ２を構成するアドホック中継装置８、９、１０をオフ状態にすること、及び、アドホック中継装置４、５、６をオフ状態にするとともにアドホック中継装置８、９、１０をオン状態にすることである。制御部１５は、このスケジュールをアドホック中継装置３〜１０へ配信するよう無線ＬＡＮ通信部１１に対して指令する。通信経路が２本である場合、これらの通信経路Ｒ１及びＲ２がこの動作指令に基づいて、交互に切り替えられるようにされている。

このスケジュールには、ある時間を起点にして何分後に休止処理を行い、更に何分後に再開処理を行うといった指令時間の情報も含まれる。同じスケジュールがアドホック中継装置４、５及び６の間と、アドホック中継装置８、９及び１０の間とでそれぞれ中継される。アドホック中継装置３〜１０はいずれもＧＰＳを用いて緯度及び経度を測位しているのでこれらのアドホック中継装置３〜１０の間で時間の同期がとれる。従って、アドホック中継装置３〜１０は、動作指令に記述された動作開始時間から同じタイミングで切り替え動作を行えるようにされている。

送信元端末装置１は運用者によって操作される。また、送信元端末装置１を用いて各種通信を行えるようにされており、各アドホック中継装置への動作の制御を行うことが可能にされている。

図１の送信先端末装置２は送信元端末装置１の通信相手の端末でありパソコンなどの端末機器である。この送信先端末装置２の構成も、送信元端末装置１の構成と同じである。

アドホック中継装置３〜１０は無線ＬＡＮによる通信機能とＧＰＳを用いた位置情報を出力する機能とを有する端末機器である。アドホック中継装置３〜１０には例えば無線ＬＡＮカードあるいは無線ＬＡＮボードを搭載したノート型のパソコンが用いられる。

図３はアドホック中継装置３のハードウェアの概略構成図である。アドホック中継装置３は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に対応した通信手順に基づき高周波数帯域の無線信号を送受信する無線ＬＡＮ通信部１６と、ＧＰＳ信号からの測位データから自端末の位置情報を生成して出力するＧＰＳ受信機１７と、図示しない外部周辺機器との間でのデータの入出力用の入出力部１８と、演算用のＣＰＵ１９と、プログラムやデータの記憶用の記憶装置２０と、これらの無線ＬＡＮ通信部１６、ＧＰＳ受信機１７、入出力部１８、ＣＰＵ１９及び記憶装置２０にパワーを供給する電源２１とを備えている。

無線ＬＡＮ通信部１６はＩＥＥＥ８０２．１１で決められた帯域の無線信号を送受信する。この無線ＬＡＮ通信部１６は、無線信号の受信電界強度の値を出力可能にされている。この受信電界強度の値は、受信電力レベルとしてＣＰＵ１９によって読み取られるようにされている。

ＧＰＳ受信機１７は測位データを取得して、この測位データから緯度及び経度を含む自端末の位置情報を生成出力する。入出力部１８は例えばＲＪ４５コネクタやＵＳＢコネクタなどを接続するためのインターフェース機能を有する。

記憶装置２０はパソコン用のＯＳ及びこのＯＳの上で実行されるアプリケーションを記憶する。記憶装置２０には、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＢＤ−ＲＯＭ、カードメモリや、入出力部１８を介して外付けされたＵＳＢメモリ、あるいはこれらの記録媒体あるいは記憶媒体を適宜組み合わせたものが用いられている。記憶装置２０はＲＡＭなどの一時記憶手段を有する。

これらのＣＰＵ１９及び記憶装置２０によってアドホック中継装置３の制御部（第１制御部）２２の機能が実現されている。この制御部２２は、送信元端末装置１の制御部１５や、アドホック中継装置３以外の他のアドホック中継装置４〜１０の制御部との間でメッセージをやり取りすることが可能にされている。制御部２２は、電源２１の電池残量を読み取ることも可能にされている。

制御部２２は、送信元端末装置１からのスケジュールの動作時間の情報に基づきタイマ値をＣＰＵ１９に設定し、ＣＰＵ１９はこのタイマ値をカウントダウンすることにより再度起き上がる。これにより、休止状態のアドホック中継装置３が起動あるいは再開を行えるようにされている。

アドホック中継装置４からアドホック中継装置１０の各ハードウェアの構成も、アドホック中継装置３のハードウェア構成と同じである。

このような構成の本実施形態に係るアドホック通信システムにおける送信元端末装置１の制御部１５の動作の一例を説明する。図４は送信元端末装置１の制御部１５の処理内容を説明するためのフローチャートである。

ステップＡ１において、送信元端末装置１は、例えばＯＬＳＲの通信手順にしたがってパケットの転送経路を問い合わせるメッセージを無線送信し、このメッセージを受信したアドホック中継装置３〜１０からそれぞれ、これらのアドホック中継装置３〜１０と１ホップで接続されているホップ先アドホック中継装置のＩＰアドレスを経路情報として収集する。送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０から収集した経路情報に基づいてアドホックネットワークのトポロジを作成し、このトポロジをアドホック中継装置３〜１０に対して配信する。これによって、送信元端末装置１から送信先端末装置２への通信経路が、例えば通信経路Ｒ１と通信経路Ｒ２との２本形成される。

ステップＡ２において、送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のそれぞれから、これらのアドホック中継装置３〜１０の各受信電力レベルを一定時間収集する。送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のうちのいずれかの受信電力レベルが、時間経過にしたがって減少していると判断すると、アドホック中継装置３〜１０のいずれかが送信元端末装置１から遠ざかる方向へ移動していると予測する。送信元端末装置１は、端末グループの無線が届く範囲の外へ移動するアドホック中継装置がある場合、少なくとも一本の通信経路が確保されるように通信経路Ｒ１及びＲ２を切り替えるスケジュールを作成する。

例えば、送信元端末装置１はアドホック中継装置５が今現在いるところから３０分後には別の場所に移ると推測した場合、送信元端末装置１は、通信経路Ｒ１を構成するアドホック中継装置４〜６を３０分後に休止させ、且つ通信経路Ｒ２を構成するアドホック中継装置８〜１０を３０分後に起こすようにスケジューリングする。送信元端末装置１は、このスケジュールを全てのアドホック中継装置３〜１０に対して配信する。

電力レベルを用いて判定する場合の別の手法として、送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のうちのいずれかの受信電力レベルが、予め保持する閾値よりも小さいと判断すると、アドホック中継装置３〜１０のいずれかが休止した、あるいはいずれかが無線の届く範囲の外へ移動したと推測して、一本の通信経路が確保されるように通信経路Ｒ１、Ｒ２を切り替えるスケジュールを作成するようにもできる。

また、ステップＡ３において、送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のそれぞれから、これらのアドホック中継装置３〜１０の各電池残量を収集する。送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のうちのいずれかの電池残量が、予め決められた電池残量の閾値よりも小さいと判断すると、その残量小と判断されたアドホック中継装置があと何分間動作可能であるかを推測して、少なくとも一本の通信経路が確保されるように通信経路を切り替えるスケジュールを作成する。

例えば、送信元端末装置１は、電池残量から判断し、例えばアドホック中継装置４があと２０分程度は動作可能であるが、２０分を経過した後、電源のパワーが不足する等と推測する。送信元端末装置１は、取得したアドホックネットワークのトポロジを元に、通信経路Ｒ１のアドホック中継装置４が端末グループとしての通信経路Ｒ１から抜けるかもしれないと予測する。送信元端末装置１は、別の通信経路Ｒ２が通信ルートとして確保されるようにスケジュールを作成する。このスケジュールの動作指令は、２０分を過ぎるまで通信経路Ｒ１の各アドホック中継装置４〜６を起動させ続けるとともに、２０分経過後、通信経路Ｒ２の各アドホック中継装置８〜１０を休止させるという内容である。

このスケジューリングによって、アドホック中継装置８〜１０を起動させるタイミングまで、これらのアドホック中継装置８〜１０が休止状態を維持することができるため、アドホック中継装置８〜１０の電源２１のパワーを節約することができる。

また、ステップＡ４において、送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のそれぞれから、これらのアドホック中継装置３〜１０の各位置情報を収集する。送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０のＩＰアドレスと、アドホック中継装置３〜１０のそれぞれについての緯度及び経度からなる位置情報とを対応付けて送信元端末装置１の記憶装置１４へ一旦書き込む。送信元端末装置１は、一定時間内での各アドホック中継装置３〜１０の緯度及び経度の値の変化によってこれらのアドホック中継装置３〜１０の各移動速度を算出する。送信元端末装置１は、予め移動速度の閾値を保持しており、送信元端末装置１は、算出して得た各移動速度がこの閾値よりも大きいかどうかを判定する。

送信元端末装置１は移動速度が閾値よりも小さいと判定した場合、アドホック中継装置は止まっている、あるいはアドホック中継装置は無線が届く範囲内に存在しているものと推測する。移動速度が閾値よりも大きいと判定された場合、送信元端末装置１は、アドホック中継装置は動いている、あるいはアドホック中継装置は端末グループから外れると推測する。

例えば送信元端末装置１は、アドホックネットワークのトポロジを元に、通信経路Ｒ１のアドホック中継装置４がこの通信経路Ｒ１の端末グループから抜けるかもしれないと予測した場合、送信元端末装置１は、アドホック中継装置４〜６に対して現時点から６０分後に休止状態になるよう指令するとともに、休止しているアドホック中継装置８〜１０に対して６０分後に再開するよう指令するという内容のスケジュールを作成する。送信元端末装置１は、このスケジュールを全アドホック中継装置３〜１０に配信し、６０分後には、通信経路Ｒ２が確保されるようにして通信経路Ｒ１から通信経路Ｒ２に通信経路の切り替えが行われる。

また、ステップＡ５において、送信元端末装置１は、パケット到達率の計測用のパケットを、一定時間、例えば１００個ずつアドホック中継装置３〜１０へ向けて送出する。これらのアドホック中継装置３〜１０は１００個のパケットのうち、何個のパケットを受信することが出来たかをカウントし、カウントした結果をパケット到達率として送信元端末装置１へ送り返す。送信元端末装置１は、パケット到達率についての閾値を予め保持しており、送信元端末装置１は、アドホック中継装置３〜１０からの各パケット到達率と、閾値とを比較して、パケット到達率がこの閾値よりも小さい場合、そのパケット到達率を有するアドホック中継装置と送信元端末装置１との間の無線信号の伝搬状況は悪いと判断する。一方送信元端末装置１は、パケット到達率が閾値よりも大きい場合、そのパケット到達率を有するアドホック中継装置と送信元端末装置１との間の無線信号の伝搬状況は良好であると判断する。

これによって、送信元端末装置１は、トポロジとして把握しているアドホック中継装置３〜１０の位置に、それらの装置が未だいるかどうかといった状況を判断することができる。また、送信元端末装置１は、パケット到達率の値が閾値よりも低い場合、通信経路Ｒ１から通信経路Ｒ２へ変更することを決定する。すなわち、通信経路Ｒ１を構成するアドホック中継装置４〜６は休止状態にされる一方、より安定した伝送経路として機能する通信経路Ｒ２を構成するアドホック中継装置８〜１０は起きた状態に切り替えられる。従って、送信元端末装置１は、アドホック中継装置４〜６からなる端末グループと、アドホック中継装置８〜１０からなる端末グループとの２つを例えば６０分後に交代させるように動作のスケジューリングを行っているといえる。

また、送信元端末装置１の制御部１５は、各アドホック中継装置３〜１０の受信電力レベル、電池残量、移動速度及びパケット到達率のうちの一種類以上を組み合わせてスケジュールを作成するようにもできる。制御部１５は、受信電力レベル、移動速度及びパケット到達率に加えて、電池残量に基づき予測する。制御部１５は、例えばアドホック中継装置５が６０分後に通信経路Ｒ１の一つのノードとして存在するかどうかの予測をすることや、アドホック中継装置９が６０分後には通信経路Ｒ２から抜ける等、通信経路Ｒ１又はＲ２上に中継装置が存在し続ける、あるいは中継装置がこの通信経路から抜けるといった予測を無線リンクの状態に応じて行う。これにより、通信経路Ｒ１及びＲ２のいずれかが選択される。

スケジュールを作成する場合の別の手法として、送信元端末装置１の制御部１５は、アドホック中継装置３〜１０の移動量と閾値とを比較して判定する際に用いる閾値を予め大きく設定しておくことによって、アドホック中継装置３〜１０のいずれかが移動を途中でやめるなど、移動速度の誤差も考慮したスケジュールの作成を行う。

ステップＡ６において、送信元端末装置１は通信経路Ｒ１及びＲ２の状態を判断し、使用する通信経路Ｒ１又はＲ２を決定すると、Ｙｅｓルートを通り、ステップＡ７において、この送信元端末装置１は、スケジュールを作成し、ステップＡ８において、送信元端末装置１はこのスケジュールを全アドホック中継装置３〜１０へ配信する。

ステップＡ９において、送信元端末装置１は、通信経路に異常があるかどうかを監視し続ける。送信元端末装置１は、通信経路に異常があると判定した場合、Ｙｅｓルートを通り、ステップＡ１０において、通信が終了したかどうかを判定する。ステップＡ１０において、送信元端末装置１は、通信が終了していないと判定した場合、Ｎｏルートを通り、ステップＡ１に戻り、通信が終了したと判定した場合、Ｙｅｓルートを通り、処理を終了する。

ステップＡ６において、受信電力レベルなどの無線リンクの状況により、通信経路Ｒ１及びＲ２間の切り替えが必要であると送信元端末装置１が判定した場合、Ｎｏルートを通り、ステップＡ１に戻る。

全アドホック中継装置３〜１０は、スケジュールに従い、切り替え時間が到来したかどうかを監視し続けて、切り替え時間が到来すると、それぞれの無線ＬＡＮ通信部１６及びＧＰＳ受信機１７の動作を止めて、スケジュールにより指令された時間がくるまで待機状態に入り休止する。アドホック中継装置３〜１０のうちの起き上がるアドホック中継装置の制御部２２は、それぞれの無線ＬＡＮ通信部１６及びＧＰＳ受信機１７の動作を再開させる。これによって、１本の通信経路を構成するアドホック中継装置は動作状態にされて、他の通信経路を構成するアドホック中継装置は全て休止状態にされる。

以上をまとめると、本実施形態に係るアドホック通信システムでは、通信ルートが２本である場合、送信元端末装置１が、２本の通信経路Ｒ１、Ｒ２を構成するノードとしての各アドホック中継装置３〜１０の動作のスケジュールを作成し、このスケジュールを全てのアドホック中継装置３〜１０へ配信を行う。

生成された動作スケジュールによって、通信経路Ｒ１を構成しているアドホック中継装置４〜６が動作している間は、通信経路Ｒ２を構成しているアドホック中継装置８〜１０は送受信動作の停止を行う。スケジュールに従い、一定時間経過後、アドホック中継装置８〜１０が起動をする。

送信元端末装置１は通信経路のチェックを行い、通信経路Ｒ１及び通信経路Ｒ２が存在することを確認後、通信経路Ｒ１を構成しているアドホック中継装置４〜６を停止する。スケジュールに従い、一定時間経過後、これらのアドホック中継装置４〜６が起動する。

送信元端末装置１は通信経路のチェックを行い、通信経路Ｒ１及び通信経路Ｒ２の各通信経路が存在することを確認後、通信経路Ｒ２を構成しているアドホック中継装置８〜１０の送受信動作を停止する。

以上の動作が繰り返し行われることにより、本実施形態に係るアドホック通信システムでは、アドホック中継装置３〜１０の電池寿命を延ばすことが可能となり、システム全体の運用時間を延ばすことができるようになる。もしも、送信元端末装置１が通信経路の確認を行った際に、通信経路Ｒ１、Ｒ２のうち１つしか確認できない場合、送信元端末装置１はスケジューリングを変更し、変更した動作指令を含むスケジュールを配信する。これによって、これまで使用されていた通信経路のアドホック中継装置が引き続き使用されるようになる。

以上のようにアドホック中継装置３〜１０が管理及び運用されることで、システム全体の運用時間を延ばすことが可能となる。

また、本実施形態に係るコンピュータプログラムを送信元端末装置１のＣＰＵ１３及び記憶装置１４に実行させることによって、本実施形態に係るアドホック通信システムにおける通信方法が実行される。送信元端末装置１の制御部１５は、アドホック中継装置３〜１０が静止している又は動いているといった情報、あるいはアドホック中継装置３〜１０のいずれかが動きそうであるといった情報に基づき、アドホック中継装置３〜１０のいずれかがどこかに行ってしまいそうであるか、あるいはまだその場所に留まるかを判定できる。

また、通信経路Ｒ１を構成する複数のアドホック中継装置の移動速度が大きい場合、送信元端末装置１は通信経路Ｒ２を優先的に使う。通信経路Ｒ１のアドホック中継装置４〜６が移動しそうでなく、且つ電池残量が十分である場合、送信元端末装置１はこの通信経路Ｒ１を使い続けるなどのスケジューリングを行う。

具体的には、通信経路Ｒ２を構成するアドホック中継装置８〜１０の電池の残量が少ないことを送信元端末装置１が検知し、通信経路Ｒ１のアドホック中継装置の電池残量が十分であることを検知できた場合、送信元端末装置１は通信経路Ｒ１を使用し、アドホック中継装置８〜１０を休止させるという切り替えを行うことができる。更にこの状態において、アドホック中継装置４〜６のいずれかが若干移動しているけれども無線信号の到達範囲の外へ完全に出たわけではないことが検知された場合、送信元端末装置１は通信経路Ｒ１を使用する時間を延ばし、且つ通信経路Ｒ２を休ませる時間を長くするようにもできる。このスケジュールが配信されることにより、通信経路Ｒ２を構成するアドホック中継装置８〜１０の動作時間を伸ばすことができるようになる。

このように、本実施形態に係る通信方法及びコンピュータプログラムを用いてスケジュールを作成して配信することができ、このスケジュールがアドホック中継装置３〜１０のコンピュータにて実行されるため、各アドホック中継装置３〜１０は無駄なパワーの消費を抑えることができ、システム全体の運用時間を延ばすことができる。送信元端末装置１及び送信先端末装置２の間に通信経路が複数存在する場合において、各通信経路を構成するアドホック中継装置が常に送受信処理を行ったままの状態にされることが回避される。

このようにして、本実施形態に係るアドホック通信システム、このシステムにおける通信方法及びこのシステムに用いられるコンピュータプログラムによれば、通信ルートごとにアドホック中継装置の動作についてスケジューリングないしは時間管理を行うことによって、アドホック無線装置を運用する際に消費電力を抑えることを可能とし、各アドホック中継装置の動作時間を延長することができるようになり、アドホック通信システム全体の運用時間を延長することができるようになる。

（変形例）
（１）上記の実施形態では、アドホック中継装置３〜１０は休止状態の間、送信及び受信の両方の動作を休止させていたが、本発明の実施の形態の変形例に係るアドホック通信システムでは、アドホック中継装置３〜１０が送信動作だけを休止させて受信動作は行うようにもできる。この場合、アドホック中継装置３〜１０はそれぞれ送信元端末装置１からのスケジュールの中に含まれる起動指令を受けた時点で送信処理を再開する。送信元端末装置１との間で直接無線通信が可能なアドホック中継装置３〜１０のいずれかが、この起動指令を送信元端末装置１から受信し、送信処理を再開する。その後、この再開したアドホック中継装置が、経路下流に位置する送信休止状態にあるアドホック中継装置３〜１０のいずれかに対して起動指令を含むスケジュールを送信し、このスケジュールを受信したアドホック中継装置が送信処理を再開する。これを順次行うことにより、順番に各アドホック中継装置が起き上がるようにすることもできる。

この変形例に係るアドホック通信システムによれば、休止を指令された後も、アドホック中継装置３〜１０が受信処理を続けることにより、アドホック中継装置３〜１０は周囲の無線状況を監視することができ、再接続をすることが容易になる。

（２）また、本実施形態に係るアドホック通信システムでは、送信元端末装置１の制御部１５がアドホック中継装置３〜１０の移動速度を監視し、アドホック中継装置３〜１０のいずれかが静止している場合、この制御部１５は静止しているアドホック中継装置３〜１０についてのみ送信処理を止めるように指令することもできる。あるいは、制御部１５は、アドホック中継装置３〜１０のうちの移動回数が多いアドホック中継装置についてのみ送信処理を停止させて受信処理だけを行う休止状態にするといった制御を行ってもよい。

（３）また、本実施形態に係るアドホック通信システムでは、アドホック中継装置３〜１０が休止しているときの受信処理を行う際、アドホック中継装置３〜１０が間欠受信処理を行うようにもできる。間欠受信を行う際には、間欠受信の起きるタイミングを縮めたり伸ばしたりする等、種々変更して実施することができる。

（４）尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

上記の実施形態では通信経路の本数は２であったが、通信経路の本数は３本以上でもよい。通信経路の本数が３本以上である場合も、送信元端末装置１の制御部１５は、スケジュールに沿って各通信経路を構成するノードとしてのアドホック中継装置の送受信処理の休止及び再開を行う。上記の実施形態では、ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲが用いられていたが、本実施形態に係るアドホック通信システムはＡＯＤＶをルーティングプロトコルとして用いることもできる。

上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本実施形態に係るアドホック通信システムは、災害や大事故が発生したときに、現場に派遣された人たちによって構築される通信インフラストラクチャに用いることができる。通信設備が壊れてしまった場所や応急処置を施すための広い敷地等において、距離の離れた２箇所に、上記の送信元端末装置１及び送信先端末装置２を固定的に設ける。複数の人がそれぞれ本実施形態に係る通信端末を携行し、これらの人が一時的に各人のいる位置でアドホック中継装置として各通信端末を機能させる。そして、２点間で複数の通信経路が形成されて、各人からの音声や画像といった情報データが送信元端末装置１から送信先端末装置２へ順次転送されて、現場の状況を人が把握することが可能になる。この場合でも、本実施形態に係るアドホック通信システムによれば、この通信経路を構成するノードとしての各通信端末が動いた場合、これらの通信端末の電源の浪費を抑制することができるようになる。

本発明の一実施形態に係るアドホック通信システムを構成する複数の無線端末のエリアにおける配置例を示す図である。 第１の端末装置のハードウェアの概略構成図である。 無線端末のハードウェアの概略構成図である。 第１の端末装置の制御部の処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…送信元端末装置（第１端末装置）、２…送信先端末装置（第２端末装置）、３〜１０…アドホック中継装置（無線端末）、１１…無線ＬＡＮ通信部（無線送受信部）、１２，１８…入出力部、１３，１９…ＣＰＵ、１４，２０…記憶装置、１５…制御部（第２制御部）、１６…無線ＬＡＮ通信部（無線送信部、無線受信部）、１７，２３…ＧＰＳ受信機、２１，２４…電源、２２…制御部（第１制御部）。

Claims (4)

1. アドホックネットワークを形成する複数の無線端末と、これらの無線端末のうちのいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置と、このアドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２端末装置とを備え、
   各無線端末が、
   無線信号を受信する無線受信部と、互いに無線送受信が可能な複数の無線端末を示す経路情報、及び電波伝搬状況に関する情報を無線送信する無線送信部と、この無線送信部の送信動作を制御する第１制御部とを備え、
   前記第１端末装置が、
   無線信号を送受信する無線送受信部と、この無線送受信部が受信した各無線端末の経路情報に基づきこの第１端末装置及び前記第２端末装置間にパケットを転送する複数の通信経路を設定する経路設定部と、前記各無線端末から送られた前記電波伝搬状況に関する情報に基づきこれらの通信経路のうちのいずれかの通信経路を構成する無線端末をオン状態又はオフ状態にするとともに前記複数の通信経路のうちの他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態又はオン状態にする内容の動作指令を含むスケジュールを作成し、このスケジュールを前記各無線端末へ配信するよう前記無線送受信部に対して指令する第２制御部とを備え、
   前記各無線端末の第１制御部が、前記無線受信部を介して受信された前記スケジュールに含まれる動作指令に基づき前記無線送信部の送信動作を休止又は起動させることを特徴とするアドホック通信システム。
2. 前記第２制御部は、前記各無線端末から受信された各無線端末の受信電力レベル、各無線端末の所在位置、この第１端末装置から各無線端末へのパケットの到達率、及び各無線端末の電池残量のうちの１つ以上に基づいて前記スケジュールを作成することを特徴とする請求項１記載のアドホック通信システム。
3. アドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置が、この第１端末装置、及びこのアドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２端末装置の間にパケットを転送する複数の通信経路を設定するステップと、
   前記第１端末装置が、これらの通信経路のうちのいずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末から、電波伝搬状況に関する情報を収集するステップと、
   この第１端末装置が、前記いずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末をオン状態にするとともに前記複数の通信経路のうちの他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態にする内容の動作指令を含むスケジュールを前記電波伝搬状況に関する情報に基づき作成するステップと、
   この第１端末装置が、この動作指令に沿って動作させる無線端末に対して、このスケジュールを配信するステップと、
   を備えたことを特徴とするアドホック通信システムにおける通信方法。
4. アドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第１端末装置が、この第１端末装置、及びこのアドホックネットワークを形成するいずれかの無線端末との間で無線通信を行う第２端末装置の間にパケットを転送する複数の通信経路を設定するステップと、
   前記第１端末装置が、これらの通信経路のうちのいずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末から、電波伝搬状況に関する情報を収集するステップと、
   この第１端末装置が、前記いずれかの通信経路を構成する１以上の無線端末をオン状態にするとともに前記複数の通信経路のうちの他の通信経路を構成する無線端末をオフ状態にする内容の動作指令を含むスケジュールを前記電波伝搬状況に関する情報に基づき作成するステップと、
   この第１端末装置が、この動作指令に沿って動作させる無線端末に対して、このスケジュールを配信するステップと、
   をこの第１端末装置に搭載されたコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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