JP3939329B2 - 通信装置 - Google Patents

Description

本願の特許請求の範囲に記載された発明は、例えば、複数の通信端末相互間の通信を可能とする通信ネットワークにおいて、通信対象とされる情報信号を中継する中継ノードの形成に供することができる通信装置に関する。

複数の携帯電話機あるいはパーソナルコンピュータ等とされる通信端末の相互間における情報信号の交換を図る通信は、予め構築された通信ネットワークを通じて、無線方式あるいは有線方式をもって行われる。このような通信ネットワークの比較的新しい形態を成すものとして、メッシュ・ネットワークと称されるものが提案されている。

メッシュ・ネットワークは、中央管理機能を果たす基地ノードとその支配下に置かれる複数の中継ノードとが配されて構築される通信ネットワークとは異なり、中央管理機能を果たす基地ノードに相当するものは無く、複数の中継ノードが、夫々の通信エリアを相互にオーバーラップさせるもとで順次隣接するものとして配され、それにより、通信路を網目状に広げていくようにされた通信ネットワークである。そして、メッシュ・ネットワークにあっては、例えば、ある中継ノードに障害が発生して一旦通信が中断しても、他の中継ノードを経由しての通信の復旧を図ることができる、さらには、新たな中継ノードをネットワークに追加することが容易である等々の利点が得られる。

斯かるメッシュ・ネットワークにおいて、通信端末と中継ノードとの間の通信及び中継ノード間の通信を無線通信により行うものは、所謂、無線メッシュ・ネットワークと称される。無線メッシュ・ネットワークにおける深刻な問題の一つは、電波の衝突（collision)による不都合が生じることである。即ち、ある通信チャンネル上で複数の発信元から送信された電波が衝突し合い、夫々の電波の伝播に障害を生じて、当該通信チャンネルを通じての通信が適正に行われなくなってしまうことである。

そこで、このような電波の衝突を回避するための方策が提案されており、例えば、そのひとつが、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)と称される方式である。このＣＳＭＡ／ＣＡ方式のもとにあっては、情報信号の送信にあたり、先ず、通信に用いられるチャンネルについての使用状況の検出（これをキャリアセンスという。）が行われる。その結果、チャンネルが使用されていないアイドル状態にあれば、そのアイドル状態が一定期間継続したとき情報信号の送信を開始し、また、チャンネルが使用されているビジー状態にあれば、アイドル状態になるまで情報信号の送信開始を延期する。その結果、当該チャンネル上で電波の衝突が生じる事態の発生が抑制される。（例えば、非特許文献１参照。）。

また、電波の衝突を回避するための方策の他のものとして、ＲＴＳ−ＣＴＳ方式も提案されている。このＲＴＳ−ＣＴＳ方式のもとでは、情報信号の送信にあたり、先ず、送信側中継ノードが送信の意向を示すＲＴＳ (Request To Send)を送出する。このＲＴＳを適正に受信した受信側中継ノードは、受信準備の完了を示すＣＴＳ (Clear To Send)を送信する。そして、ＣＴＳを適正に受信した送信側中継ノードが、情報信号の送信を開始する。その結果、中継ノード間通信に使用されるチャンネル上で電波の衝突が生じる事態の発生が抑制される。このように、ＲＴＳとＣＴＳとの送受を行って情報信号の送信を行う基本形に対して、無線信号の傍受を利用して、送信元のみがＲＴＳの送出を行い、他の中継ノードはＣＴＳの送出のみを行えば済むようにした、ＭＡＲＣＨ (Media Access with Reduced Handshake)方式も提案されている。ＭＡＲＣＨ方式によれば、複数の中継ノードによる中継が順次行われる際に、"handshake" と称される各中継ノードによるＲＴＳとＣＴＳとの送受信の回数を削減することができる（例えば、非特許文献２参照。）。

編者：小牧省三、 "無線技術とその応用３ 無線ＬＡＮとユビキタスネットワーク" 、発行所：丸善株式会社、平成１６年１月３０日発行、第１０９〜１１８頁 著者：Ｃ−Ｋ．Ｔｏｈ、訳者：構造計画研究所、"アドホックモバイル ワイヤレスネットワーク" 、初版、発行者：構造計画研究所、２００３年５月３１日発行、第４４〜５３頁

電波の衝突を回避するための方策として、例えば、上述のようなＣＳＭＡ／ＣＡ方法が採用されたもとにあっては、情報信号の送信にあたり、通信に用いられるチャンネルについての使用状況の検出であるキャリアセンスを行うことが不可欠とされる。キャリアセンスは、受信信号の電力レベルを検出して、検出された電力レベルを予め設定した判断レベルと比較し、検出された電力レベルが判断レベル未満の場合にチャンネルがアイドル状態にあると判断し、検出された電力レベルが判断レベル以上の場合にチャンネルがビジー状態にあると判断することにより行われる。このようなキャリアセンスを情報信号の送信ごとに実行することは、各中継ノードにとって比較的煩わしい処理となるので、可能であるなら、キャリアセンスを行わないで済ませることが望まれる。

また、電波の衝突を回避するための方策として、上述のようなＭＡＲＣＨ方式が採用されたもとにあっては、各中継ノード間において、情報信号の送受信に先立って、ＲＴＳ及びＣＴＳについての送受信あるいはＣＴＳについての送受信が行われることになる。このことは、各中継ノード間において、本来行われるべき情報信号の送受信に加え、その準備のための制御情報の送受信が行われることになり、それにより通信情報のトラフィックの増加がまねかれることを意味している。そして、大規模な無線メッシュ・ネットワークのもとでは、上述のような制御情報の送受信による通信情報のトラフィックの増加が、ネットワーク内におけるトラフィックの集中を生じさせてボトルネックを発生させ、それが、ネットワーク全体に悪影響を及ぼし、最悪の場合にはネットワーク全体が正常に機能しないことになってしまう虞がある。

無線メッシュ・ネットワークを構築しているものが複数の中継ノードであってみれば、上述のような問題は、結局のところ、無線メッシュ・ネットワークを構築する複数の中継ノードの夫々が果たすべきこととして具えている機能に起因してもたらされることになる。

斯かる点に鑑み、本願の特許請求の範囲に記載された発明は、無線メッシュ・ネットワークが本来具える利点を具え、それに加えて、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に伴うキャリアセンスを行うことなく、さらには、ＭＡＲＣＨ方式に伴うＲＴＳ及びＣＴＳの送受信あるいはＣＴＳの送受信のような制御情報の送受信を必要とすることなく、通信チャンネル上における電波の衝突を確実かつ効果的に回避することができる、新しい無線通信ネットワークを構築できる複数の中継ノードの夫々の形成に供することができる通信装置を提供する。

本願の特許請求の範囲における請求項１から請求項５までのいずれかに記載された発明（以下、本発明という。）に係る通信装置は、入力通信信号を受信して入力情報信号を得るとともに出力情報信号に基づく出力通信信号を送信する送受信部と、入力情報信号にフレーム化処理を施して、識別情報が配されたヘッダ領域と通信情報が配された情報領域とを含んだフレームを構成する第１のフレーム化データを得るとともに、処理済識別情報が配されたヘッダ領域と通信情報が配された情報領域とを含んだ第２のフレーム化データにフレーム分解処理を施して出力情報信号を得るフレーム処理部と、フレーム処理部から得られる第１のフレーム化データを一時的に格納し、また、第２のフレーム化データを一時的に格納するとともにフレーム処理部へと排出する一時メモリ部と、一時メモリ部に格納された第１のフレーム化データに含まれる識別情報を格納し、必要に応じて履歴情報として保存するとともに、格納された識別情報もしくは格納された識別情報に変更処理が加えられた情報を処理済識別情報として一時メモリ部へと排出し、さらに、一時メモリ部における一定時間ごとの第１のフレーム化データの格納量及び第２のフレーム化データの排出量に基づく入力通信信号の受信量及び出力通信信号の送信量をあらわす情報、及び、入力通信信号の受信量と出力通信信号の送信量とについての比較結果に応じて認識される、入力通信信号についての受信過多状態、出力通信信号についての送信過多状態及び入力通信信号及び出力通信信号についての受信送信平衡状態をあらわす情報を、状態情報として保存する主メモリ部と、一時メモリ部における第１のフレーム化データ及び第２のフレーム化データの一時的格納を制御する一時管理部と、主メモリ部における識別情報の格納及び保存，処理済識別情報の排出及び状態情報の保存を制御する主管理部と、各部の動作制御を行う動作制御部とを備えて構成される。そして、動作制御部が、一時管理部及び主管理部に、状態情報もしくは履歴情報と状態情報とを利用して、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄確率もしくは送信確率と第２のフレーム化データの各フレームについての遅延確率とを求め、廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とに基づいて、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する、送受信部における出力通信信号の送信量を低減させるための制御と、第２のフレーム化データの各フレームが送信される際における第２のフレーム化データの各フレームについての送信遅延に関する、送受信部における出力通信信号の送信時点を変動させるための制御とを行わせるものとされる。

特に、本願の特許請求の範囲における請求項３に記載された発明に係る通信装置にあっては、一時管理部及び主管理部が、廃棄確率もしくは送信確率に基づく、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する制御を、廃棄確率もしくは送信確率と擬似乱数とを用いて行うものとされる。

上述のように構成される本発明に係る通信装置にあっては、送受信部により受信された入力通信信号に基づく入力情報信号が得られ、フレーム処理部により送受信部からの入力情報信号に基づいて得られる第１のフレーム化データが、一時メモリ部に格納される。そして、一時メモリ部に格納された第１のフレーム化データに含まれる識別情報が取り出され、それが主メモリ部に格納される。主メモリ部に格納された識別情報は、履歴情報として主メモリ部に保存されるとともに、変更処理が加えられて、もしくは、変更処理が加えられることなく処理済識別情報として一時メモリ部に格納される。そして、状況に応じて、一時メモリ部に格納された処理済識別情報がそれを含んだ第２のフレーム化データの形成に供され、第２のフレーム化データがフレーム処理部へと排出されて、フレーム処理部から第２のフレーム化データに含まれる通信情報に基づく出力情報信号が得られ、その出力情報信号に基づく出力通信信号が送受信部を通じて送信される。

このようなもとで、一時メモリ部及び主メモリ部についての制御を行う一時管理部及び主管理部が、動作制御部による制御のもとで、以下の動作を行う。先ず、一時メモリ部における一定時間ごとの第１のフレーム化データの格納量と第２のフレーム化データの排出量とに基づく入力通信信号の受信量及び出力通信信号の送信量とを求めて、入力通信信号の受信量及び出力通信信号の送信量をあらわす情報、及び、入力通信信号の受信量と出力通信信号の送信量との比較結果に基づいて得られる、入力通信信号についての受信過多状態、出力通信信号についての送信過多状態、及び、入力通信信号及び出力通信信号についての受信送信平衡状態をあらわす情報を、状態情報として主メモリ部に保存されるものとする。

さらに、一時管理部及び主管理部は、主メモリ部に保存された状態情報もしくは履歴情報と状態情報とを利用して、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄確率もしくは送信確率と第２のフレーム化データの各フレームについての遅延確率とを求め、それらの廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とに基づいて、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する、送受信部における出力通信信号の送信量を低減させるための制御と、第２のフレーム化データの各フレームが送信される際における第２のフレーム化データの各フレームについての送信遅延に関する、送受信部における出力通信信号の送信時点を変動させるための制御とを行う。斯かる制御のもとで第２のフレーム化データの各フレームについての送信処理が行われるとき、上述のように、状況に応じて出力通信信号が送受信部を通じて送信されることになる。

このようにして、本発明に係る通信装置にあっては、状態情報もしくは履歴情報と状態情報とが利用されて、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄確率もしくは送信確率と第２のフレーム化データの各フレームについての遅延確率とが求められるとともに、それらに基づいて、入力通信信号の受信量及び出力通信信号の送信量の状態に応じての、第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信及び送信遅延に関する制御が行われる。その結果、斯かる制御が行われない場合に比して、第２のフレーム化データの各フレームの廃棄が生じることによる送受信部における出力通信信号の送信量の低減が図られるとともに、送受信部における出力通信信号の送信時点が変動せしめられ、それにより、送受信部から送信された出力通信信号の、他から送信された情報信号との衝突の回避が図られる。従って、本発明に係る通信装置によれば、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に伴うキャリアセンスを行うことなく、さらには、ＭＡＲＣＨ方式に伴うＲＴＳ及びＣＴＳの送受信あるいはＣＴＳの送受信のような制御情報の送受信を必要とすることなく、通信チャンネル上における電波の衝突が生じないようにして、出力通信信号を送受信部を通じて送信することができる。

そして、このような本発明に係る通信装置を、複数個、相互に隣接するものが通信リンクを形成するようにして配置することにより、それらを中継ノードとする通信ネットワークを形成でき、各々が本発明に係る通信装置が適用されて形成されるものとされた複数の中継ノードにより構成される通信ネットワークにあっては、通信チャンネル上における電波の衝突が確実かつ効果的に回避されることになる。

従って、本発明に係る通信装置は、無線メッシュ・ネットワークが本来具える利点を具え、それに加えて、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に伴うキャリアセンスを行うことなく、さらには、ＭＡＲＣＨ方式に伴うＲＴＳ及びＣＴＳの送受信あるいはＣＴＳの送受信のような制御情報の送受信を必要とすることなく、通信チャンネル上における電波の衝突を確実かつ効果的に回避することができる、新しい無線通信ネットワークを構築できる複数の中継ノードの夫々の形成に供することができるものとなる。

本発明を実施するための最良の形態は、以下に述べられる本発明についての適用例及び実施例をもって説明される。

図２は、本発明に係る通信装置の一例が適用されて形成された複数の中継ノードによっって構築された通信ネットワークの例を示す。

図２に示される通信ネットワークにあっては、夫々が“ND”と表示されるものとされた複数の中継ノード１１ａ〜１１ｉが、互いに隣接するもの同士が各々の通信可能域を相互にオーバーラップさせて配されている。このような中継ノード１１ａ〜１１ｉのうちの実線矢印によって結ばれている二つが、相互間通信が行われるものである。そして、中継ノード１１ａ〜１１ｉの各々は、それに到来する通信信号に関連した履歴情報や状態情報等がメモリ手段に格納されて形成されるデータベースＤＢを備えている（履歴情報や状態情報等については後述される。）。

中継ノード１１ａ〜１１ｉの夫々もしくは中継ノード１１ａ〜１１ｉのうちの一部のものには、一つもしくは複数個の、例えば、携帯電話機，パーソナルコンピュータ等の通信端末が、それに所属するものとして登録されている。各通信端末は、それに固有の識別情報によって特定される。

このようなもとで、例えば、中継ノード１１ａに到達した通信信号について，中継ノード１１ａから中継ノード１１ｉに向けた通信が行われるとすると、通信信号が、例えば、中継ノード１１ａ→中継ノード１１ｂ→中継ノード１１ｅ→中継ノード１１ｆ→中継ノード１１ｉという経路を通じて伝達される。その際、中継ノード１１ａ〜１１ｉの夫々において、到来する通信信号が、それに含まれる各種の識別情報がデータベースＤＢに保存された履歴情報や状態情報が参照されて処理されるものとされるもとで、他の中継ノードあるいは通信端末へと送り出され、それにより通信信号が中継されていく。

図１は、図２に示される中継ノード１１ａ〜１１ｉの夫々を形成することができる、本発明に係る通信装置の一例を示す。

図１に示される例においては、通信端末間送受信部１２と複数の中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎとが備えられている。通信端末間送受信部１２は、図１に示される例により形成される中継ノードに所属するものとして登録されている通信端末との間における通信を行う送受信部であって、当該通信端末からの入力通信信号を受信するとともに、出力通信信号を当該通信端末へと送信する。また、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎの夫々は、図１に示される例により形成される中継ノードに隣接する他の中継ノードとの間における通信を行う送受信部であって、当該他の中継ノードからの入力通信信号を受信するとともに、出力通信信号を当該他の中継ノードへと送信する。

通信端末間送受信部１２及び中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎの夫々は、入力通信信号を受信すると、受信した入力通信信号に対応した入力情報信号を得、それらをフレーム処理部１４に供給する。

フレーム処理部１４は、通信端末間送受信部１２からの入力情報信号が供給された場合には、当該入力情報信号に対するフレーム化処理を行って、図３のＡに示されるような、フレームヘッダ領域とそれに続く情報領域とを含んだフレームを構成する格納用フレーム化データを、通信端末間送受信部１２から供給された入力情報信号に基づくものとして形成する。斯かる場合における格納用フレーム化データが構成するフレームにあっては、フレームヘッダ領域に、フレーム処理部１４に供給された入力情報信号についての送信元をあらわす識別情報、送信先をあらわす識別情報等の各種の識別情報が配され、また、情報領域に、フレーム処理部１４に供給された入力情報信号により伝達される通信情報が配される。

また、フレーム処理部１４は、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかからの入力情報信号が供給された場合には、当該入力情報信号に対するフレーム化処理を行って、図３のＢに示されるような、中継フレームヘッダ領域とフレームヘッダ領域とそれに続く情報領域とを含んだフレームを構成する格納用フレーム化データを、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかから供給された入力情報信号に基づくものとして形成する。斯かる場合における格納用フレーム化データが構成するフレームにあっては、中継フレームヘッダ領域に、フレーム処理部１４に供給された入力情報信号が通過した中継ノードに関わる識別情報，中継ノードを経由する都度減少していく数値をあらわす識別情報（以下、バジェット(Budget)という。）等の各種の識別情報が配され、フレームヘッダ領域に、フレーム処理部１４に供給された入力情報信号についての送信元をあらわす識別情報、送信先をあらわす識別情報等の各種の識別情報が配され、さらに、情報領域に、フレーム処理部１４に供給された入力情報信号により伝達される通信情報が配される。

バジェットがあらわす数値は、例えば，最初の中継ノードとされる中継ノードにおいて１０００であり、特別な条件がない限り、その後２番目以降の中継ノードを経由する毎に２００ずつ減少していくものとされる。

さらに、フレーム処理部１４は、格納用フレーム化データを、フレームヘッダ領域とそれに続く情報領域とを含んだフレームを構成するものとして形成したときには、それに新たな中継フレームヘッダ領域を付加して、図３のＢに示されるような、中継フレームヘッダ領域とフレームヘッダ領域とそれに続く情報領域とを含んだフレームを構成する形をとるものとする。その際、中継フレームヘッダ領域は、例えば、数値を１０００とするバジェットを含んだ各種の識別情報が配されたものとされる。そして、フレーム処理部１４は、通信端末間送受信部１２からの入力情報信号が供給された場合、及び、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかからの入力情報信号が供給された場合のいずれにおいても、図３のＢに示されるような、中継フレームヘッダ領域とフレームヘッダ領域とそれに続く情報領域とを含んだフレームを構成する格納用フレーム化データを、一時メモリ部１５に供給する。

上述の通信端末間送受信部１２，中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎ、及び、フレーム処理部１４の夫々の動作は、動作制御部２０による制御のもとに行われる。また、一時メモリ部１５における格納用フレーム化データの格納は、一時メモリ部１５に対応するものとして設けられた一時管理部１６による制御動作のもとに行われる。そして、一時管理部１６による制御動作は、動作制御部２０による制御を受けて行われる。

一時管理部１６は、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データを、図１に示される例により形成される中継ノード内においてのみ用いられるノード内ヘッダ領域が付加されたものとなし、それにより、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データは、図３のＣに示されるような、ノード内ヘッダ領域と中継フレームヘッダ領域とフレームヘッダ領域とそれに続く情報領域とを含んだフレームを構成するものとされる。ノード内ヘッダ領域には、格納用フレーム化データに対する処理状況、例えば、未処理，処理中，処理済等をあらわす識別情報、さらには、処理時点での時間情報や各種フラグ情報等の識別情報が配される。

そして、一時管理部１６は、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データにおけるノード内ヘッダ領域，中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の夫々の識別情報を走査し、ノード内ヘッダ領域の識別情報が、転送情報が更新されたことをあらわしているか否か，中継フレームヘッダ領域の識別情報が、強制転送されるべきこと、もしくは、廃棄可能であることをあらわしているか否か、さらには、フレームヘッダ領域の識別情報が、図１に示される例により形成される中継ノードに所属する通信端末宛の通信情報が存在することをあらわしているか否か等を確認する。その結果、例えば、中継フレームヘッダ領域の識別情報が、強制転送されるべきことをあらわしているときには、一時管理部１６は、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データを、排出用フレーム化データとして、それを送信処理に供するべく、一時メモリ部１５からフレーム処理部１４に排出されるものとする。フレーム処理部１４は、一時メモリ部１５から排出された排出用フレーム化データにフレーム分解処理を施し、排出用フレーム化データに基づく出力情報信号を得て、それを中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかに供給する。出力情報信号が供給された中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかは、その出力情報信号に基づく出力通信信号を形成して、それを他の中継ノードへと送信する。それにより、排出用フレーム化データについての送信が行われることになる。

斯かる際におけるフレーム処理部１４及び中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかの動作も、動作制御部２０による制御のもとに行われる。

また、一時管理部１６は、例えば、中継フレームヘッダ領域の識別情報が、強制転送されるべきこと、もしくは、廃棄可能であることをあらわしていないとき、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データに含まれる中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報を、一時メモリ部１５から取り出されて主メモリ部１７に格納されるようにする。それにより、主メモリ部１７に、図３のＤに示されるような、中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報が格納される。斯かる主メモリ部１７における中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報の格納は、主メモリ部１７に対応するものとして設けられた主管理部１８による制御動作のもとに行われる。そして、主管理部１８による制御動作も、動作制御部２０による制御を受けて行われる。

このとき、一時管理部１６は、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データに含まれる中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報が主メモリ部１７に格納されるようにするとともに、一時メモリ部１５に残されたノード内ヘッダ領域に、主管理部１８による判断待ちの状態であることをあらわす識別情報を付加する。

主管理部１８は、主メモリ部１７に格納された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報を、整理された履歴情報として主メモリ部１７内に設けられた履歴情報データベース領域に保存されるようにする。それにより、主メモリ部１７内に設けられた履歴情報データベース領域には、過去において主メモリ部１７に格納された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報が、履歴情報として保存されて成る履歴情報データベースが構築される。

また、主管理部１８は、新たに主メモリ部１７に格納された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報と、主メモリ部１７内に設けられた履歴情報データベース領域に保存された履歴情報との比較を行う。そして、主管理部１８は、その比較の結果から、例えば、当該中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報が得られることとなった元の入力情報信号の送信元が、図１に示される例により形成される中継ノードに所属する通信端末であるか否か，当該中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報が得られることとなった元の入力情報信号の送信先が、図１に示される例により形成される中継ノードに所属する通信端末であるか否か，当該中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報が得られることとなった元の入力情報信号が、過去において図１に示される例により形成される中継ノードに到来したことがあるか否か等々について判定する。

さらに、主管理部１８は、必要に応じ、判定結果に応じて中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報を変更する処理，判定結果に応じたフラッグを中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報に付加する処理等を行い、主メモリ部１７に格納された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報に必要に応じた変更処理を加える。斯かる変更処理には、中継フレームヘッダ領域の識別情報の一つであるバジェットについての、それがあらわす数値を、例えば、２００だけ減少させる処理も含まれる。そして、主管理部１８は、必要に応じた変更処理が加えられた中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域の識別情報を、処理済識別情報として、主メモリ部１７から一時メモリ部１５へと排出されるものとなす。

従って、主メモリ部１７は、主管理部１８による制御動作のもとに、一時メモリ部１５に格納された格納用フレーム化データに含まれる識別情報を格納して、整理された情報として履歴情報データベース領域に保存するとともに、格納された識別情報もしくはそれにに変更処理が加えられた情報を処理済識別情報として一時メモリ部１５へと排出し、処理済識別情報の一時メモリ部１５への転送が行われるようにする。

主メモリ部１７からの処理済識別情報の一時メモリ部１５への転送が行われると、一時管理部１６は、一時メモリ部１５に格納されている、ノード内ヘッダ領域に主管理部１８による判断待ちの状態であることをあらわす識別情報が付加された格納用フレーム化データの中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域に、転送された処理済識別情報を配する。それにより、ノード内ヘッダ領域と、処理済識別情報が配された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域と、通信情報が配された情報領域とを含んだフレームを構成する排出用フレーム化データが形成される。そして、一時管理部１６は、状況に応じて、排出用フレーム化データを、それにおけるノード内ヘッダ領域が廃棄され、中継フレームヘッダ領域，フレームヘッダ領域及び情報領域を含んだフレームを構成するものとされて、その送信処理に供されるべく、一時メモリ部１５からフレーム処理部１４に排出されるもの、もしくは、フレーム処理部１４に排出されることなく廃棄されるものとなす。

従って、一時メモリ部１５は、一時管理部１６による制御動作のもとに、フレーム処理部１４から得られる格納用フレーム化データを一時的に格納し、また、処理済識別情報が配された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域と通信情報が配された情報領域とを含んだフレームを構成する排出用フレーム化データを一時的に格納するとともに、状況に応じて、排出用フレーム化データを、その送信処理に供するべく、フレーム処理部１４に排出する、もしくは、フレーム処理部１４に排出することなく廃棄する。

フレーム処理部１４は、一時メモリ部１５から排出された排出用フレーム化データが供給されたとき、その排出用フレーム化データにフレーム分解処理を施し、排出用フレーム化データに基づく出力情報信号を得て、それを、排出用フレーム化データに含まれる処理済識別情報に従って、通信端末間送受信部１２及び中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのうちのいずれかに供給する。出力情報信号が供給されたを通信端末間送受信部１２及び中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのうちのいずれかは、その出力情報信号に基づく出力通信信号を形成して、それを図１に示される例により形成される中継ノードに所属する通信端末もしくは他の中継ノードへと送信する。それにより、排出用フレーム化データについての送信が行われることになる。

上述のようにして通信情報の中継機能を果たす図１に示される例により形成される中継ノードにおいて、一時管理部１６及び主管理部１８に対する制御を行う動作制御部２０は、一時管理部１６及び主管理部１８に、一時メモリ部１５における格納用フレーム化データ及び排出用フレーム化データの一時的格納についての制御動作及び主メモリ部１７における識別情報の格納及び保存及び処理済識別情報の排出についての制御動作に加えて、以下の動作を行わせる。即ち、一時管理部１６及び主管理部１８は、動作制御部２０による制御のもとに、以下の動作を行うのである。

一時管理部１６は、一時メモリ部１５における一定時間ごとの格納用フレーム化データの格納量を、一定時間ごととされる測定時間をもって格納用フレーム化データのフレーム数（固定長フレームの場合）あるいはデータ量（可変長フレームの場合）を測定することにより検出するとともに、一時メモリ部１５における一定時間ごとの排出用フレーム化データの排出量を、一定時間ごととされる測定時間をもって排出用フレーム化データのフレーム数（固定長フレームの場合）あるいはデータ量（可変長フレームの場合）を測定することにより検出する。そして、各測定時間における格納用フレーム化データのフレーム数あるいはデータ量の測定結果をあらわす格納量データを得るとともに、各測定時間における排出用フレーム化データのフレーム数あるいはデータ量の測定結果をあらわす排出量データを得て、斯かる格納量データ及び排出量データを、一時メモリ部１５内の格納・排出量データ格納領域に格納され、その後、動作制御部２０からの指示に応じて、一時メモリ１５部から主メモリ部１７へと排出され、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存されるものとする。

なお、図１に示される例にあっては一時メモリ部１５内に設けられている格納・排出量データ格納領域が設けられず、主管理部１８によって、一時管理部１６により得られる格納量データ及び排出量データが、状態情報として、直接に、主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存されるものとされてもよい。

主管理部１８は、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存された格納量データ及び排出量データに基づき、入力通信信号についての受信量（以下、単に受信量という。）及び出力通信信号についての送信量（以下、単に送信量という。）を、主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に格納される情報である、各々が所定の初期値が設定されたものとされる受信量カウント値及び送信量カウント値として求める。

斯かる際、主管理部１８は、連続する二つの測定時間の夫々における格納量データの相互比較を順次行い、それらのうちの先行する格納量データがあらわす値が次の格納量データがあらわす値より大であるとき、受信量カウント値を１だけ減少させ、また、先行する格納量データがあらわす値が次の格納量データがあらわす値より小であるとき、受信量カウント値を１だけ増加させ、さらに、先行する格納量データがあらわす値が次の格納量データがあらわす値と同じであるとき、受信量カウント値を変化させないようにし、その結果時々刻々と得られる受信量カウント値を受信量として得る。それとともに、主管理部１８は、連続する二つの測定時間の夫々における排出量データの相互比較を順次行い、それらのうちの先行する排出量データがあらわす値が次の排出量データがあらわす値より大であるとき、送信量カウント値を１だけ減少させ、また、先行する排出量データがあらわす値が次の排出量データがあらわす値より小であるとき、送信量カウント値を１だけ増加させ、さらに、先行する排出量データがあらわす値が次の排出量データがあらわす値と同じであるとき、送信量カウント値を変化させないようにし、その結果時々刻々と得られる送信量カウント値を送信量として得る。

また、主管理部１８は、一定時間ごとに、受信量を示す受信量カウント値と送信量を示す送信量カウント値とを比較し、その比較の結果をあらわす比較結果データを得て、それを主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に格納されるものとする。そして、主管理部１８は、比較結果データに基づいて、入力通信信号についての受信過多状態，出力通信信号についての送信過多状態、及び、入力通信信号及び出力通信信号についての受信送信平衡状態を一定時間ごとに検知する。このようにして行われる状態検知は、主管理部１８が、比較結果データにより受信量カウンタ値が送信量カウンタ値より大であることがあらわされるとき、受信過多状態にあると認識し、また、比較結果データにより受信量カウンタ値が送信量カウンタ値より小であることがあらわされるとき、送信過多状態にあると認識し、さらに、比較結果データにより受信量カウンタ値が送信量カウンタ値と等しいことがあらわされるとき、受信送信平衡状態にあると認識することによってなされる。

主管理部１８は、このようにして検知される受信過多状態，送信過多状態及び受信送信平衡状態についての記録を、主メモリ部１７内のカウント値領域に置かれた平衡状態カウント値，１累積カウント値，０累積カウント値，−１累積カウント値及び総合累積カウント値をもって行う。その際、平衡状態カウント値は、一定時間ごとに、受信過多状態が検知されると１とされ、送信過多状態が検知されると−１とされ、受信送信平衡状態が検知されると０とされる。また、１累積カウント値は、一定時間ごとに平衡状態カウント値がとる１の数を累積した値をとるものとされ、０累積カウント値は、一定時間ごとに平衡状態カウント値がとる０の数を累積した値をとるものとされ、−１累積カウント値は、一定時間ごとに平衡状態カウント値がとる−１の数を累積した値をとるものとされ、総合累積カウント値は、一定時間ごとの（１×１累積カウント値）＋（−１×−１累積カウント値）によりあらわされる値をとるものとされる。

例えば、平衡状態カウント値が、０，１，１，０，−１，−１，１，−１，１，１，１，１，１，・・・・・であるとき、１累積カウント値は、０，１，２，２，２，２，３，３，４，５，６，７，８，・・・・・であり、０累積カウント値は、１，１，１，２，２，２，２，２，２，２，２，２，２，・・・・・であり、−１累積カウント値は、０，０，０，０，１，２，２，３，３，３，３，３，３，・・・・・であり、総合累積カウント値は、０，１，２，２，１，０，１，０，１，２，３，４，５，・・・・・である。

前述の受信量カウント値及び送信量カウント値の夫々には、所定の初期値をとる最大カウント値が設定される。主管理部１８は、一定微少時間ごとに、受信過多状態もしくは送信過多状態の検出に応じて、受信量カウント値についての最大カウント値及び送信量カウント値についての最大カウント値を、両者の和を一定に維持したまま、一方を、例えば、１だけ減少させるとともに他方を、例えば、１だけ増加させて変化させ、受信送信平衡状態が検出された場合には、いずれも変化させない。そして、一定微少時間ごとの受信量カウント値についての最大カウント値の変化分、例えば、１，０もしくは−１、及び、一定微少時間ごとの送信量カウント値についての最大カウント値の変化分、例えば、１，０もしくは−１を、主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に格納されるものとする。これらの最大カウント値の変化分の推移は、受信量及び送信量に関する有効な指標となる。

また、主管理部１８及び一時管理部１６は、一時メモリ部１５において、常時、ある程度の格納用フレーム化データの格納量及び排出用フレーム化データの排出量が得られるようにすべく働き、そのため、格納量データ及び排出量データが、一時メモリ部１５において実際の格納用フレーム化データの格納及び排出用フレーム化データの排出が生じていないことをあらわす場合には、ダミーデータの格納及びダミーデータの排出が生成されるようにし、その結果、例えば、受信量カウント値及び送信量カウント値の夫々が最大カウント値の８０％前後を維持するときに相当する状態とする。但し、ダミーデータの格納及びダミーデータの排出は、実際には、受信量カウント値及び送信量カウント値の増減、及び、受信量カウント値についての最大カウント値及び送信量カウント値についての最大カウント値の増減には関与しないものとされる。

そして、主管理部１８及び一時管理部１６は、一時メモリ部１５からのダミーデータの排出に基づく出力通信信号の送信は、通信端末に対しては行われず、他の中継ノードに対して行われるようにする。また、一時メモリ部１５におけるダミーデータの格納及びダミーデータの排出を、実際の格納用フレーム化データの格納及び排出用フレーム化データの排出の増大に伴って随時低減させ、さらには、消滅させる。

このような、ダミーデータの格納及びダミーデータの排出は、実際の格納用フレーム化データの格納量が一時的に急峻に増大する事態の回避に役立ち、実際の格納用フレーム化データの格納量及び及び排出用フレーム化データの排出量の変化の平滑化をもたらす。

こうしたもとで、主管理部１８及び一時管理部１６は、主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に格納される比較結果データに基づいて検知される、受信過多状態，送信過多状態及び受信送信平衡状態に対応して得られる、主メモリ部１７内のカウント値領域に保存される平衡状態カウント値についての所定時間内の合計値を求め、所定時間経過時の合計値が正であれば入力過多状態と認定し、所定時間経過時の合計値が負であれば出力過多状態と認定し、所定時間経過時の合計値が０であれば入出力平衡状態と認定する。そして、認定された入力過多状態，出力過多状態もしくは入出力平衡状態に応じて、一時メモリ部１５における格納用フレーム化データもしくはダミーデータの格納状態及び排出用フレーム化データもしくはダミーデータの排出状態を制御して、下記のような揺らぎ安定状態，多通信量安定状態，少通信量安定状態，一時的受信拒否状態，一時的送信拒否状態，送受信拒否状態等を含んだ各種の状態のうちの一つから他の一つへの遷移である状態遷移を生じさせる。

揺らぎ安定状態は、受信量カウント値及び送信量カウント値が所定の幅内で増減するもとで、受信送信平衡状態がとられている状態である。多通信量安定状態は、受信量カウント値及び送信量カウント値が比較的大なる値をとるもとで受信送信平衡状態がとられている状態である。少通信量安定状態は、受信量カウント値及び送信量カウント値が比較的小なる値をとるもとで受信送信平衡状態がとられている状態である。一時的受信拒否状態は、一時的に入力通信信号の受信を行わない状態であり、一時的な障害が発生した状態（擬似障害状態）であって、その間における入力通信信号は他の中継ノードによって中継される結果となる。一時的送信拒否状態は、一時的に出力通信信号の送信を行わない状態であり、一時的な障害が発生した状態（擬似障害状態）である。送受信拒否状態は、通信障害を生じた状態であって、入力通信信号の受信及び出力通信信号の送信を行うことなく、ダミーデータの生成を行う。

このような状態遷移を生じさせる制御を行う主管理部１８及び一時管理部１６は、受信過多状態の進展もしくは送信過多状態の進展を予測し、その予測結果に応じて、入力通信信号についての受信もしくは出力通信信号についての送信が抑制される状態を生じさせる。そして、斯かる主管理部１８及び一時管理部１６を備えた図１に示される例により形成される中継ノードが複数個配され、互いに隣接するもの同士が相互連結状態におかれると、図２に示される中継ノード１１ａ〜１１ｉを含んだ通信ネットワークのような、新規な通信ネットワークが構成される。このような通信ネットワークにあっては、個々の中継ノードが、各中継ノードに流れる通信情報のトラフィックについて、その量的判断を行い、さらには、その量的予測をも行って、それにより得られる量的判断結果及び量的予測結果に応じて、各中継ノードに流れる通信情報のトラフィックを制御することになる。その結果、通信ネットワーク全体に亙る通信情報のトラフィックについての平準化が図られることになり、特定の中継ノードにおける通信情報のトラフィックの集中が生じることに起因するボトルネックがもたらす不都合が、確実かつ効果的に回避され、それが、通信チャンネル上における電波の衝突の回避に繋がる。

主管理部１８及び一時管理部１６を備えた図１に示される例により形成される中継ノードが、複数個配され、互いに隣接するもの同士が相互連結状態におかれて、通信ネットワークが構成されたもとで、図１に示される例により形成される中継ノードの夫々における主管理部１８及び一時管理部１６、即ち、各中継ノードを形成する図１に示される例における主管理部１８及び一時管理部１６は、動作制御部２０による制御のもとで、上述のような機能に加えて、以下の様な機能も果たす。

先ず、当該主管理部１８及び一時管理部１６を備えた中継ノード（当該中継ノード）における主管理部１８が、主メモリ部１７における履歴情報データベース領域に格納された履歴情報、もしくは、主メモリ部１７における状態情報データベース領域に格納された状態情報から、当該中継ノードに隣接する他の中継ノードの数:NB の検知を行う。

その際、履歴情報からの隣接する他の中継ノードの数:NB の検知は、以下のようにして行われる。

各中継ノードは、各々に固有の識別情報（ＩＤ）が中継フレームヘッダ領域に配された排出用フレーム化データに基づく出力通信信号（以下、ＨＥＬＯ信号という。）を、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎを通じて送信する。また、各中継ノードは、他の中継ノードが送信したＨＥＬＯ信号を入力通信信号として中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎを通じて受信すると、当該他の中継ノードからのＨＥＬＯ信号を、転送すべく、出力通信信号として中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎを通じて送信する。

従って、各中継ノードは、自己ＨＥＬＯ信号を送信したとき、それを受信した他の中継ノードが転送した自己ＨＥＬＯ信号を受信することになる。その際、他の中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号の受信記録を、主メモリ部１７における履歴情報データベース領域に格納される履歴情報として保存する。また、それとともに、受信した自己ＨＥＬＯ信号が、それに基づく格納用フレーム化データの中継フレームヘッダ領域に配されたバジェットがあらわす数値により、他の中継ノードから直接的に到来したものか否かを判断する。そして、受信した自己ＨＥＬＯ信号のうちの他の中継ノードから直接的に到来したものを、隣接する他の中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号とし、その受信記録を、主メモリ部１７における履歴情報データベース領域に格納される履歴情報として保存する。

このようなもとで、当該中継ノードにおける主管理部１８は、主メモリ部１７における履歴情報データベース領域に格納される履歴情報として保存された、隣接する他の中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号の受信記録から、隣接する他の中継ノードの数:NB を検知する。

また、状態情報からの隣接する他の中継ノードの数:NB の検知は、以下のようにして行われる。

各中継ノードは、前述のように自己ＨＥＬＯ信号を、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎを通じて送信し、また、それを受信した他の中継ノードが転送した自己ＨＥＬＯ信号を、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎを通じて受信する。そして、他の中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号の受信記録を、主メモリ部１７における履歴情報データベース領域に格納される履歴情報として保存し、さらに、他の中継ノードの夫々からの自己ＨＥＬＯ信号の受信回数を、主メモリ部１７における状態情報データベース領域に格納される状態情報として保存する。

各中継ノードにおける他の中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号の受信について着目すると、該中継ノードに隣接しない中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号の受信回数より、当該中継ノードに隣接する中継ノードからの自己ＨＥＬＯ信号の受信回数の方が多くなる。

このようなもとで、当該中継ノードにおける主管理部１８は、主メモリ部１７における状態情報データベース領域に格納される状態情報として保存された他の中継ノードの夫々からの自己ＨＥＬＯ信号の受信回数から、一定時間内における自己ＨＥＬＯ信号の受信回数が所定値以上となる中継ノードを識別し、それらを隣接する他の中継ノードと認定することにより、隣接する他の中継ノードの数:NB を検知する。

主管理部１８は、上述のようにして検知した隣接する他の中継ノードの数:NB を、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に格納されて保存されるものとする。

隣接する他の中継ノードの数:NB の検知に加えて、主管理部１８が、例えば、主メモリ部１７内のカウント値領域に置かれた平衡状態カウント値を乱数シードとしての擬似乱数:N-ranの生成を行う。この擬似乱数:N-ranの生成は、例えば、前述の−１，０，１の三値をとる平衡状態カウント値が、カウンタクロックごとに、−１から０になるとき，−１から０になった直後に０から０になるとき及びその後継続的に０から０になるとき，０から１になるとき、及び、０から１になった直後に１から１になるとき及びその後継続的に１から１になるときには、１をとり、平衡状態カウント値が、カウンタクロックごとに、１から０になるとき，１から０になった直後に０から０になるとき及びその後継続的に０から０になるとき，０から−１になるとき、及び、０から−１になった直後に−１から−１になるとき及びその後継続的に−１から−１になるときには、０をとる、乱数カウント値を得、この１，０の二値をとる乱数カウント値を擬似乱数:N-ranとすることにより行われる。

斯かる擬似乱数:N-ranの生成は、平衡状態カウント値が得られるのに伴って常時継続的に行われ、主管理部１８は、生成される擬似乱数:N-ranを、主メモリ部１７内の乱数領域に逐次書き換えられていくデータとして格納されるものとする。

次に、主管理部１８が、一時管理部１６により、一時メモリ部１５に、ノード内ヘッダ領域と、処理済識別情報が配された中継フレームヘッダ領域及びフレームヘッダ領域と、通信情報が配された情報領域とを含んだフレームを構成する排出用フレーム化データの各フレームが得られるにあたり、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存された格納量データ及び排出量データと隣接する他の中継ノードの数:NB とを用いて、当該排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send と送信されるにあたっての遅延確率:P-delayとを求める。

斯かる排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send と遅延確率:P-delayとは、例えば、以下のような手法により求められる。

先ず、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存された格納量データに基づいて、当該中継ノードにおける所定の短時間毎の他の中継ノードからの入力通信信号の受信量：Ｔin(tn)（ n＝0,1,2,3,・・・であり、tnは所定の短時間毎の各時点をあらわす。）を検知し、この受信量：Ｔin(tn)を、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存された、隣接する他の中継ノードの数:NB によって除した受信量：Ｔin(tn)／NBを求める。また、状態情報として主メモリ部１７内の状態情報データベースに保存された排出量データに基づいて、当該中継ノードにおける所定の短時間毎の他の中継ノードへの出力通信信号の最大送信量Ｔmax(tn) （最大送信量Ｔmax(tn) は正の値をとる）を求め、０≦Ｔin(tn)／NB≦Ｔmax(tn) という関係を設定する。

この関係０≦Ｔin(tn)／NB≦Ｔmax(tn) から、全体をＴmax(tn) で除することにより、０≦Ｔin(tn)／NB・Ｔmax(tn) ≦１という関係を得る。そして、Ｐ(tn)＝Ｔin(tn)／NB・Ｔmax(tn) と置いて、このＰ(tn)を確率として扱う。ここで、Ｔin(tn)／NBは、当該中継ノードが、時点tnにおいて、隣接する他の中継ノードのうちのいずれかを通じて受信する可能性のある、中継あるいは廃棄処理すべき通信信号の受信量を意味し、確率Ｐ(tn)は、Ｔin(tn)／NBを当該中継ノードにおける最大送信量Ｔmax(tn) で除することにより０と１との間の値にスケール変換した値を意味する。

また、隣接する他の中継ノードの数:NB に関する二つの関数：ｆA(NB) 及びｆB(NB) を、例えば、ｆA(NB) ＝ｅ^- NB，ｆB(NB) ＝１／NB として設定し、確率：Ｐ(tn)に、その初期値（時点:t0 における値）Ｐ(t0)を、Ｐ(t0)＝ Ave［ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ］として与える。ここで、 Ave［ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ］は、ｆA(NB) とｆB(NB) との平均をあらわすものとする。

続いて、時点t0後の各時点:t1, t2, t3,・・・, tm, ・・・（ｍは４以上の整数）における確率：Ｐ(t1)，Ｐ(t2)，Ｐ(t3)，・・・, Ｐ(tm), ・・・を、Ｐ(t1)＝ Ave [ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ＋Ｐ(t0)］（ Ave [ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ＋Ｐ(t0)］は、ｆA(NB) とｆB(NB) とＰ(t0)との平均をあらわすものとし、以下、同様。）, Ｐ(t2)＝ Ave [ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ＋Ｐ(t1)］, Ｐ(t3)＝ Ave [ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ＋Ｐ(t2)］, ・・・, Ｐ(tm)＝ Ave [ｆA(NB) ＋ｆB(NB) ＋Ｐ(t(m-1))］, ・・・としてあらわされるものとして、求めていく。そして、このようにして求めた確率：Ｐ(t0), Ｐ(t1)，Ｐ(t2)，Ｐ(t3)，・・・, Ｐ(tm), ・・・を、確率情報として主メモリ部１７内の確率情報領域に逐次保存されていくものとする。

斯かる際、時点:t0 は、例えば、当該中継ノードが、動作電源が投入された後であって、未だ他の中継ノードからの入力通信信号の受信がなされていない状態にある時点とされる。そして、後述される排出用フレーム化データのフレームについての廃棄するか送信するかを決める廃棄判定もしくは送信判定を行う時点、即ち、廃棄判定もしくは送信判定を行うために廃棄確率もしくは送信確率が要求される時点を時点:tx （時点:tx は、時点:t1, t2, t3,・・・, tm, ・・・のうちのいずれか）とし、同じく後述される排出用フレーム化データのフレームについての送信遅延時間を決める遅延設定を行う時点、即ち、遅延設定を行うために遅延確率が要求される時点を時点:ty （時点:ty は、時点:t1, t2, t3,・・・, tm, ・・・のうちのいずれか）とすると、確率情報として主メモリ部１７内の確率情報領域に逐次保存された確率：Ｐ(t0), Ｐ(t1)，Ｐ(t2)，Ｐ(t3)，・・・, Ｐ(tm), ・・・のうちの、時点:tx に対応するものであるＰ(tx)を取り出して廃棄確率:P-drop とし、もしくは、取り出したＰ(tx)から１−Ｐ(tx)を求めて送信確率:P-send とし、また、時点:ty に対応するものであるＰ(ty)を取り出して遅延確率:P-delayとする。

このようにして、廃棄確率:P-drop が確率：Ｐ(tx)として、もしくは、送信確率:P-send が確率：１−Ｐ(tx)として求められ、さらに、遅延確率:P-delayが確率：Ｐ(ty)として求められることになる。そして、主管理部１８により求められた廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send と遅延確率:P-delayとは、必要に応じて一時管理部１６に供給される。

上述の如くに廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send と遅延確率:P-delayとが得られるもとで、一時管理部１６が、主管理部１８により求められて供給される廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send と遅延確率:P-delay、及び、主管理部１８により主メモリ部１７内の乱数領域から読み出されて供給される擬似乱数:N-ranに基づいて、一時メモリ部１５に得られた排出用フレーム化データのフレームについての廃棄処理制御もしくは送信処理制御を行う。

斯かる廃棄処理制御もしくは送信処理制御においては、先ず、廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send と擬似乱数:N-ranとが用いられて、排出用フレーム化データのフレームについての廃棄判定もしくは送信判定が行われる。廃棄判定もしくは送信判定にあっては、廃棄確率:P-drop が０％の場合もしくは送信確率:P-send が１００％の場合には、排出用フレーム化データのフレームについて確実に送信されるべきものと判定される。また、廃棄確率:P-drop が１００％の場合もしくは送信確率:P-send が０％の場合には、排出用フレーム化データのフレームについて確実に廃棄されるべきものと判定される。

それに対して、廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send が、０％を超え１００％未満である場合には、擬似乱数:N-ranである１，０の二値をとる乱数カウント値が、０％を超え１００％未満である廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send に対応する予め設定された取出時間において取り出される。この取出時間は、廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send が大である程長くなるものに設定される。そして、取り出された乱数カウント値の全数：Ｚに対する取り出された乱数カウント値のうちの１の数：Ｘの比率α、即ち、α＝（Ｘ／Ｚ）×１００％ が求められる。

このαが、乱数カウント値が廃棄確率:P-drop に対応する予め設定された取出時間において取り出されたもとで得られたものであるときには、αが５０％以上であれば、排出用フレーム化データのフレームについて廃棄されるべきもの判定され、αが５０％未満であれば、排出用フレーム化データのフレームについて送信されるべきものと判定される。また、αが、乱数カウント値が送信確率:P-send に対応する予め設定された取出時間において取り出されたもとで得られたものであるときには、αが５０％以上であれば、排出用フレーム化データのフレームについて送信されるべきものと判定され、αが５０％未満であれば、排出用フレーム化データのフレームについて廃棄されるべきものと判定される。

このようにして、廃棄処理制御もしくは送信処理制御が行われることにより、通信端末間送受信部１２または中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかにより入力通信信号が受信されるとき、それに応じて通信端末間送受信部１２または中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかから送信される出力通信信号が、廃棄判定もしくは送信判定による制限を受け、その送信量が当該制御が行われない場合に比して低減され、それが不所望な電波の衝突の回避に繋がる。斯かる際、主メモリ部１７内の履歴情報データベース領域に当該排出用フレーム化データのフレームについての送信先に該当する識別情報が保存されている場合には、主管理部１８により得られる廃棄確率:P-drop もしくは送信確率:P-send について、廃棄確率:P-drop を低減させて送信確率:P-send を増加させる、例えば、廃棄確率:P-drop である確率：Ｐ(tx)をＰ(tx)／２に低減させて送信確率:P-send である確率：１−Ｐ(tx)を１−Ｐ(tx)／２に増加させる処理を行うようにしてもよい。その際には、当該中継ノードが含まれる通信ネットワーク上における通信信号の送信先に向かう方向性が強められて、不所望な電波の衝突の発生がより一層抑制される結果につながることになる。

廃棄判定もしくは送信判定の結果、排出用フレーム化データのフレームについて送信されるべきものとの判定がなされた場合には、遅延確率:P-delayが用いられて、送信されるべきものと判定された排出用フレーム化データのフレームの送信に際しての送信遅延時間の設定が行われる。送信遅延時間の設定にあっては、遅延確率:P-delayが０％である場合には、予め定められた最短遅延時間（零の場合もある）が設定され、また、遅延確率:P-delayが１００％である場合には、予め定められた最長遅延時間が設定され、さらに、遅延確率:P-delayが０％を超え１００％未満である場合には、その遅延確率:P-delayに応じた遅延時間が、予め定められた最短遅延時間より長く予め定められた最長遅延時間より短い時間として設定される。

廃棄判定もしくは送信判定により廃棄されるべきものと判定された排出用フレーム化データのフレームは、例えば、そのノード内ヘッダ領域に廃棄をあらわす識別情報である廃棄フラッグと廃棄判定もしくは送信判定が終了したことをあらわす識別情報である判定済フラッグが付され、一時管理部１６による廃棄処理を受ける。

一方、廃棄判定もしくは送信判定により送信されるべきものと判定された排出用フレーム化データのフレームは、送信遅延時間の設定により設定された送信遅延時間だけ遅延された後、ノード内ヘッダ領域が廃棄され、中継フレームヘッダ領域，フレームヘッダ領域及び情報領域を含んだ構成をとるものとされて、送信処理に供されるべく、一時メモリ部１５からフレーム処理部１４に排出されるものとされる、一時管理部１６による排出処理を受ける。そして、当該排出用フレーム化データに基づく出力通信信号が、中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかを通じて送信される。それにより、送信されるべきものと判定された排出用フレーム化データのフレームについての送信が行われることになる。このようにして、送信遅延制御が行われることにより、通信端末間送受信部１２または中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかにより入力通信信号が受信されるとき、それに応じて通信端末間送受信部１２または中継ノード間送受信部１３ａ〜１３ｎのいずれかから送信される出力通信信号の送信時点が、当該制御が行われない場合に比して変動せしめられることになり、それが不所望な電波の衝突の回避に繋がる。

このような、一時管理部１６による、一時メモリ部１５に得られた排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄処理制御もしくは送信処理制御は、例えば、図４に示されるように行われる。

図４に示される例の場合、時点ｔ＝ｔ0 において、一時メモリ部１５に排出用フレーム化データのフレームａが形成され、それについての廃棄確率:P-drop が０％であるとすると、廃棄判定において確実に送信されるべきものと判定される。続いて、確実に送信されるべきものと判定されたフレームａについての遅延確率:P-delayが６０％であるとすると、フレームａに対する遅延時間の設定において、遅延確率:P-delayの６０％に対応した遅延時間dt60が設定される。そして、フレームａは、遅延時間dt60だけ遅延され、時点ｔ＝ｔ０’+ dt60 (ｔ０’はｔ0 に比して僅かに遅れた時点）において、確実にフレームａ’として送信処理に供される。

また、時点ｔ＝ｔ1 において、一時メモリ部１５に排出用フレーム化データのフレームｂが形成され、それについての廃棄確率:P-drop が５０％であるとすると、廃棄判定において５０％の確率で廃棄されるべきもの、従って、５０％の確率をもって送信されるべきものと判定される。続いて、５０％の確率で送信されるべきものと判定されたフレームｂについての遅延確率:P-delayが０％であるとすると、フレームｂに対する遅延時間の設定において、遅延確率:P-delayの０％に対応した最短遅延時間、例えば、零が設定される。そして、フレームｂは、実質的に遅延されることなく、時点ｔ＝ｔ1 ’( ｔ1 ’はｔ1 に比して僅かに遅れた時点）において、５０％の確率のもとにフレームｂ’として送信処理に供される。

続いて、時点ｔ＝ｔ2 において、一時メモリ部１５に排出用フレーム化データのフレームｃが形成され、それについての廃棄確率:P-drop が１００％であるとすると、廃棄判定において確実に廃棄されるべきものと判定される。その結果、フレームｃについては、遅延時間の設定が行われることなく、廃棄処理がなされる。

さらに、時点ｔ＝ｔ3 において、一時メモリ部１５に排出用フレーム化データのフレームｄが形成され、それについての廃棄確率:P-drop が８０％であるとすると、廃棄判定において８０％の確率をもって廃棄されるべきもの、従って、２０％の確率をもって送信されるべきものと判定される。続いて、２０％の確率をもって送信されるべきものと判定されたフレームｄについての遅延確率:P-delayが１００％であるとすると、フレームｄに対する遅延時間の設定において、遅延確率:P-delayの１００％に対応した最長遅延時間dt100 が設定される。そして、フレームｄは、遅延時間dt100 だけ遅延され、時点ｔ＝ｔ3 ’+ dt100 ( ｔ3 ’はｔ3 に比して僅かに遅れた時点）において、２０パーセントの確率のもとにフレームｄ’として送信処理に供される。

以上より、図１に示される例により形成される中継ノードにおいては、動作制御部２０が、一時管理部１６及び主管理部１８に、主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に保存された状態情報、もしくは、主メモリ部１７内の履歴情報データベース領域に保存された履歴情報と主メモリ部１７内の状態情報データベース領域に保存された状態情報とを利用して、排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とを求め、それらの廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とに基づいて、排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する制御と、排出用フレーム化データの各フレームの送信に関する制御が行われる際におけるその排出用フレーム化データの各フレームについての送信遅延に関する制御とを行わせることになる。

このように、図１に示される例により形成される中継ノードが、複数個配され、互いに隣接するもの同士が相互連結状態におかれて構成された通信ネットワークにおいては、図１に示される例により形成される中継ノードの夫々において、入力通信信号を受信して格納用フレーム化データが得られ、その格納用フレーム化データに基づいて排出用フレーム化データが形成されるにあたり、状態情報もしくは履歴情報と状態情報とが利用されて、排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とが求められ、それらの廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とに基づいて、入力通信信号の受信量及び出力通信信号の送信量の状態に応じての、排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄処理もしくは送信処理が行われる。そして、斯かる廃棄処理もしくは送信処理にあたっては、排出用フレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する、送受信部における出力通信信号の送信量を低減させるための制御と、排出用フレーム化データの各フレームについての送信遅延に関する、送受信部における出力通信信号の送信時点を変動させるための制御とが行われる。その結果、斯かる制御が行われない場合に比して、排出用フレーム化データの各フレームの廃棄が生じることによる送受信部における出力通信信号の送信量の低減が図られるとともに、送受信部における出力通信信号の送信時点が変動せしめられ、それにより、送受信部から送信された出力通信信号の、他から送信された情報信号との衝突の回避が図られる。それゆえ、図１に示される例により形成される中継ノードによれば、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に伴うキャリアセンスを行うことなく、さらには、ＭＡＲＣＨ方式に伴うＲＴＳ及びＣＴＳの送受信あるいはＣＴＳの送受信のような制御情報の送受信を必要とすることなく、通信チャンネル上における電波の衝突が生じないようにして、出力通信信号を中継ノード間送受信部を通じて中継送信することができることになる。

従って、図１に示される例は、無線メッシュ・ネットワークが本来具える利点を具え、それに加えて、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に伴うキャリアセンスを行うことなく、さらには、ＭＡＲＣＨ方式に伴うＲＴＳ及びＣＴＳの送受信あるいはＣＴＳの送受信のような制御情報の送受信を必要とすることなく、通信チャンネル上における電波の衝突を確実かつ効果的に回避することができる、新しい無線通信ネットワークを構築できる複数の中継ノードの夫々の形成に供することができるものとなる。

図５は、それを構成する多数の中継ノードの各々が、例えば、上述された図１に示される例により形成されたものとされる通信ネットワークにおける、送信元から送信先までの通信信号の中継状態の一例を概念的にあらわす。

図５においては、通信端末ＴＥ１が送信元とされて、別の通信端末ＴＥ２が送信先とされており、送信元の通信端末ＴＥ１から送信先の通信端末ＴＥ２に向けた通信が行われる。各々がＮＤという文字を囲むものとされた多数の円は、夫々が中継ノードをあらわしている。

通信端末ＴＥ１とそれに対して比較的近い位置に配された複数の中継ノードは、同じノード群に所属している。以下、このようなノード群をクラウド（Cloud)と呼ぶこととする。上述の通信端末ＴＥ１とそれに対して比較的近い位置に配された複数の中継ノードが所属するクラウドはクラウドＣｓである。このクラウドＣｓ内の複数の中継ノードは、互いに存在を認識し合っており、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号を順次中継して拡散させていく。その際、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号に対応するフレーム化データの中継フレームヘッダ領域に配されるバジェットは、例えば、初期値を１０００とし、中継ノードを通過する毎に２００だけ減じられるものとされる。

クラウドＣｓの外縁は、例えば、バジェットが０とされるフレーム化データに基づく通信信号を外部に向けて送信する中継ノードによって区画される。そして、クラウドＣｓの外縁における複数の中継ノードは、クラウドＣｓ外に対して、拡散された擬似送信元としての役割を果たす。このようなクラウドＣｓにおける通信状態を拡散フェーズ（Diffusion Phase)の状態と呼ぶ。

そして、クラウドＣｓの外縁における擬似送信元としての役割を果たす複数の中継ノードは、クラウドＣｓに続く中継ノード群ＧＮにも所属しており、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号を中継ノード群ＧＮ内の複数の中継ノードへと中継する。中継ノード群ＧＮは、送信先の通信端末ＴＥ２とそれに対して比較的近い位置に配された複数の中継ノードとが所属するクラウドＣｒに達するまで広がっている。そして、中継ノード群ＧＮとクラウドＣｒとの両者に所属することになる、クラウドＣｒの外縁を区画する複数の中継ノードは、擬似送信先としての役割を果たす。

中継ノード群ＧＮにおいては、それに所属する複数の中継ノードの夫々が、所定の確率に従って、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号についての中継（送信）を行う状態と行わない状態とをとり、それにより、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号を、擬似送信元の役割を果たす複数の中継ノードから、擬似送信先の役割を果たす複数の中継ノードに到達するまで、確率に応じて通信を浸透させていくべく中継していく。斯かる通信の浸透にあたっての確率は、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号の擬似送信先への到達確率が高められることになるものとされる。このような中継ノード群ＧＮにおける通信状態を浸透フェーズ（Percolation Phase)の状態と呼ぶ。

中継ノード群ＧＮとクラウドＣｒとの両者に所属することになる、クラウドＣｒの外縁における擬似送信先としての役割を果たす複数の中継ノードは、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号をクラウドＣｒ内の複数の中継ノードへと中継する。クラウドＣｒ内の複数の中継ノードは、互いに存在を認識し合っており、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号を送信先の通信端末ＴＥ２に収束させるべく順次中継していく。このようなクラウドＣｒにおける通信状態を収束フェーズ（Convergence Phase)の状態と呼ぶ。

このようにして、図５に示される例においては、送信元の通信端末ＴＥ１からの通信信号が、クラウドＣｓにおける拡散フェーズの状態，中継ノード群ＧＮにおける浸透フェーズの状態、及び、クラウドＣｒにおける収束フェーズの状態を経て、送信先の通信端末ＴＥ２に到達するものとされる。その結果、比較的長い距離におよぶ送信元から送信先への通信が行われるとき、通信チャンネル上における電波の衝突の回避が効果的に図られて、送信先への到達可能性が高められることになる。

以上のような本発明に係る通信装置は、従前の無線メッシュ・ネットワークの利点を超える利点を具え、それに加えて、キャリアセンスを行うことなく、さらには、ＲＴＳ及びＣＴＳの送受信あるいはＣＴＳの送受信のような制御情報の送受信を必要とすることなく、通信チャンネル上における電波の衝突を確実かつ効果的に回避することができる、新しい通信ネットワークを構築できる複数の中継ノードの夫々の形成に供することができるものとして、通信ネットワークに広く適用することができるものである。

本発明に係る通信装置の一例を示すブロック構成図である。 図１に示される通信装置の例が適用されて形成される複数の中継ノードによって構築された通信ネットワークの例を示す概念図である。 図１に示される通信装置の例において形成されるフレーム化データ及びその部分の構成をあらわすデータフォーマットの一例を示すフォーマット図である。 図１に示される通信装置の例における廃棄判定及び遅延時間設定の説明に供される概念図である。 図１に示される通信装置の例が適用されて形成される複数の中継ノードによって構築された通信ネットワークにおける、送信元から送信先までの通信信号の中継状態の一例の説明に供される概念図である。

符号の説明

１１ａ〜１１ｉ・・・中継ノード， １２・・・通信端末間送受信部， １３ａ〜１３ｎ・・・中継ノード間送受信部， １４・・・フレーム処理部， １５・・・一時メモリ部， １６・・・一時管理部， １７・・・主メモリ部， １８・・・主管理部， ２０・・・動作制御部

Claims (5)

1. 入力通信信号を受信して入力情報信号を得るとともに出力情報信号に基づく出力通信信号を送信する送受信部と、
   上記入力情報信号にフレーム化処理を施して、識別情報が配されたヘッダ領域と通信情報が配された情報領域とを含んだフレームを構成する第１のフレーム化データを得るとともに、処理済識別情報が配されたヘッダ領域と通信情報が配された情報領域とを含んだ第２のフレーム化データにフレーム分解処理を施して上記出力情報信号を得るフレーム処理部と、
   上記フレーム処理部から得られる上記第１のフレーム化データを一時的に格納し、また、上記第２のフレーム化データを一時的に格納するとともに上記フレーム処理部へと排出する一時メモリ部と、
   該一時メモリ部に格納された上記第１のフレーム化データに含まれる識別情報を格納し、必要に応じて履歴情報として保存するとともに、格納された識別情報もしくは該格納された識別情報に変更処理が加えられた情報を上記処理済識別情報として上記一時メモリ部へと排出し、さらに、上記一時メモリ部における一定時間ごとの上記第１のフレーム化データの格納量及び上記第２のフレーム化データの排出量に基づく上記入力通信信号の受信量及び上記出力通信信号の送信量をあらわす情報、及び、上記入力通信信号の受信量と上記出力通信信号の送信量とについての比較結果に応じて認識される、上記入力通信信号についての受信過多状態、上記出力通信信号についての送信過多状態及び上記入力通信信号及び出力通信信号についての受信送信平衡状態をあらわす情報を、状態情報として保存する主メモリ部と、
   上記一時メモリ部における上記第１のフレーム化データ及び第２のフレーム化データの一時的格納を制御する一時管理部と、
   上記主メモリ部における上記識別情報の格納及び保存，上記処理済識別情報の排出及び上記状態情報の保存を制御する主管理部と、
   上記一時管理部及び主管理部に、上記状態情報もしくは上記履歴情報と上記状態情報とを利用して、上記第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄確率もしくは送信確率と上記第２のフレーム化データの各フレームについての遅延確率とを求め、該廃棄確率もしくは送信確率と遅延確率とに基づいて、上記第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する、上記送受信部における出力通信信号の送信量を低減させるための制御と、上記第２のフレーム化データの各フレームの送信が行われる際における該第２のフレーム化データの各フレームについての送信遅延に関する、上記送受信部における出力通信信号の送信時点を変動させるための制御とを行わせる動作制御部と、
   を備えて構成される通信装置。
2. 上記主管理部が、上記比較結果を、上記一定時間ごとの上記入力通信信号についての受信量をあらわす受信量カウンタ値と上記一定時間ごとの上記出力通信信号についての送信量をあらわす送信量カウンタ値とを比較することにより得、上記状態情報の一部を、上記比較結果が上記受信量カウンタ値が上記送信量カウンタ値より大であることを示すとき上記受信過多状態をあらわし、上記比較結果が上記受信量カウンタ値が上記送信量カウンタ値より小であることを示すとき上記送信過多状態をあらわし、上記比較結果が上記受信量カウンタ値が上記送信量カウンタ値に等しいことを示すとき上記受信送信平衡状態をあらわすものとすることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 上記一時管理部及び主管理部が、上記廃棄確率もしくは送信確率に基づく、上記第２のフレーム化データの各フレームについての廃棄もしくは送信に関する制御を、上記廃棄確率もしくは送信確率と擬似乱数とを用いて行うことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
4. 上記擬似乱数が０と１との配列により成るものとされ、上記一時管理部及び主管理部が、上記擬似乱数を成す０と１との配列から、上記廃棄確率もしくは送信確率に応じた数の０もしくは１を抽出し、抽出された０もしくは１の総数と抽出された０もしくは１のうちの１または０の数の比とを求め、求められた比に基づいて、上記第２のフレーム化データの各フレームについて廃棄すべきものもしくは送信すべきものと判定する機能を果たすことを特徴とする請求項３記載の通信装置。
5. 上記主メモリ部に保存される上記状態情報の一部が３値データを成すものとされ、上記主管理部が、上記擬似乱数を上記状態情報に基づく２値データを成すものとして得ることを特徴とする請求項３記載の通信装置。