JP4446408B2 - 無線中継装置及び無線中継方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線によるネットワーク構成が動的に変更可能なネットワークに含まれる無線中継装置と、その無線中継装置による無線中継方法に関する。

アクセスポイントを必要としない、無線で接続が可能な複数の端末のみで構成された無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、ネットワーク構成を動的に変更することができる。このようなネットワークは、一般に、アドホックネットワークまたはメッシュネットワークとよばれる。

また、そのようなネットワークにおいて無線接続可能な端末には、例えば、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、携帯電話、または車に搭載されたカーナビゲーションシステムの端末装置などがある。

図１５Ａおよび図１５Ｂは、無線によるネットワーク構成が動的に変更可能なネットワークの一例を示す図である。

このようなネットワークは、具体的な例として、図１５Ａに示すように、それぞれ無線中継装置を有する複数の監視カメラ９０１を備えている。この監視カメラ９０１は固定されて移動しない。他の具体的な例として、ネットワークは、図１５Ｂに示すように、それぞれ無線中継装置を有する複数のムービーカメラ９０２（カメラ付携帯電話）を備えている。このムービーカメラ９０２はユーザに携帯されて移動する。

無線中継装置は、送信元の他の無線中継装置から受信したデータを、転送先の他の無線中継装置に転送するまで一時的に蓄積するバッファ（buffer）を備えている。無線中継装置は、このようなバッファを備えることで、送信元の他の無線中継装置との間での無線伝送品質や、送信先の他の無線中継装置との間での無線伝送品質の揺らぎを抑えている。例えば、無線中継装置と送信元の他の無線中継装置との間の無線伝送品質の劣化により、一時的に実効帯域が低下した場合、そのバッファが実効帯域の低下分を吸収する。

しかし、バッファ容量を超える実効帯域の低下が生じた場合、バッファ溢れが生じ、伝送されるパケットが廃棄され、伝送対象のデータが映像データであれば、映像の乱れや再生の遅れが発生する。

つまり、アドホックネットワークでは、無線中継装置間が無線で接続されるため、無線の帯域変動による影響により、無線中継装置でバッファ溢れが生じやすい、すなわち通信障害が発生しやすい。通信障害とは、伝送誤りと輻輳により生じる通信障害を示す。例えば、トラヒックの合流によるトラヒック干渉や物理帯域の変動により無線中継装置で輻輳が発生する場合や、障害物や無線中継装置自身の移動により生じる電波干渉で伝送誤りが発生した場合を想定する。

そのため、アドホックネットワークにおいて、低遅延で、パケットロスの無い高品質伝送を実現する方法として、これまでに様々なアプローチが提案されている。

図１６は、無線中継装置による輻輳制御を示す図である。

例えば、図１６に示すように、送信端末９０３は、複数の無線中継装置９００を介して無線でデータを受信端末９０４に送信する。ここで、各無線中継装置９００は、バッファｂｆを備え、このバッファｂｆを介してデータの送受信を行う。この場合、無線中継装置９００は、アプリケーションレベルでのレート制御やＭＡＣ（Media Access Control）層での送信タイミングを適切に制御することで、送信端末９０３や他の各無線中継装置９００から伝送されるデータ量を調整してバッファ溢れを防ぎ、輻輳を回避し、高品質伝送を実現することができる。

しかし、輻輳は伝送量制御だけで解決できる問題ではなく、無線中継装置の電波の周波数や、指向性、電波出力の大きさなどの、アンテナに関わる無線の制御によって起こる電波干渉でも輻輳は発生する。

図１７Ａおよび図１７Ｂは、電波干渉による輻輳を説明するための説明図である。

例えば、図１７Ａに示すように、平行するトラヒックを中継する無線中継装置９００ａ〜９００ｄ間の電波干渉により、輻輳が発生する。例えば、無線中継装置９００ａは、データを受信してそのデータを無線中継装置９００ｃに対して送信している場合、そのデータの電波だけでなく、無線中継装置９００ｂから出力される電波も受信してしまう。その結果、無線中継装置９００ａにおいて電波干渉による輻輳が発生する。

また、例えば、図１７Ｂに示すように、交差するトラヒックを中継する無線中継装置９００ａ〜９００ｅ間の電波干渉により、輻輳が発生する。例えば、無線中継装置９００ｅは、無線中継装置９００ａからデータを受信するとともに、無線中継装置９００ｃからもデータを受信する。

その結果、無線中継装置９００ｅにおいて電波干渉による輻輳が発生する。この図１７Ａおよび図１７Ｂに示すそれぞれの場合において、トラヒックフローの電波が相互に干渉することで、電波が減衰し、輻輳が生じる。

そこで、従来から電波干渉により生じる輻輳を回避する方法として、ＱｏＳ（Quality of Service）と連携させ、信号送信出力制御又はチャネル変更を行う無線中継方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の無線中継方法では、選択されたルートのＱｏＳメトリックスがＱｏＳ閾値より下に落ちたという決定に基づいて、信号送信電力、パターン及び／又は利得を調整することで、輻輳箇所に対する無線制御を行っている。

また、各ノードがビームフォーミング（電波の指向性制御）を行う無線メッシュネットワークが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。具体的に、この非特許文献１の無線メッシュネットワークにおける無線中継方法では、負荷分散を実現する通信経路の設定を行った後に、異なる経路間での干渉を与える可能性のあるリンクに対して、与える干渉がより少なくなるように新たな通信経路を設定し、その新たな通信経路に基づいてアンテナのビーム方向を制御する。

特表２００７−５０５５６５号公報

サギャムウォン ジャトゥロン（Jaturong Sangiamwong）、藤原 淳、大矢智之："A Study on Interference-Aware Beamforming Control in CSMA/CA-Based Wireless Mesh Networks"、電子情報通信学会、無線通信システム研究会、信学技報、 vol. 106、 no. 25、 RCS2006-11、pp. 61-66、 2006年4月

しかしながら、上記特許文献１および非特許文献１の無線中継装置および無線中継方法では、データの高品質伝送を行うことができないという問題がある。

つまり、上記特許文献１の無線中継方法では、ＱｏＳメトリックスの変動に応じて、試行錯誤的に無線制御を行っている。

このため、ＱｏＳメトリックスが大きく変動することで、無線制御の制御幅も大きくなり、確保できる伝送帯域も大きく変化するため、安定した伝送品質を確保するのが難しくなる。

また、上記非特許文献１の無線中継方法では、トラヒックの負荷分散を行い、通信経路自身を再構築するため、伝送中のパケットが大幅に欠落する可能性が高く、上記特許文献１の無線中継方法と同様に安定した伝送品質を確保するのが難しくなる。

また、上記非特許文献１の無線中継方法では、同一周波数の利用が前提で、ネットワーク負荷の推定結果に基づき再設定された新たな通信経路に対して、電波の指向性制御のみで対処するため、無線中継装置が密集して存在する場合には、必ずしも電波の干渉を軽減して、ネットワーク負荷も軽減できるとは限らない。

以上のように、ＱｏＳメトリックスだけで試行錯誤的に無線制御を行う上記特許文献１の無線中継装置および無線中継方法や、通信経路の再構築を行う上記非特許文献１の無線中継装置および無線中継方法では、高品質伝送を行うことができない。

そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、データの高品質伝送を行うことが可能な無線中継装置および無線中継方法を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線中継装置は、無線により通信する複数の通信装置のうちの少なくとも２つの通信装置間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、前記データを無線により送受信する通信手段と、前記無線中継装置において電波干渉による通信障害が生じているか否かを判定する通信障害判定手段と、前記通信障害判定手段により通信障害が有ると判定されたときに、前記通信手段によって送受信されるデータのフローを特定することで、前記無線中継装置において複数のフローが交差しているか否かを判定するデータフロー判定手段と、前記通信手段および前記複数の通信装置のうちの少なくとも１つで扱われる無線の複数種の伝送特性のうち、前記データフロー判定手段による判定の結果に応じた種類の伝送特性を調整する調整手段と、を備える。例えば、複数の通信装置と無線中継装置によって無線ネットワークが構成され、複数の通信装置のそれぞれは、送信端末、受信端末または他の無線中継装置などである。また、無線の伝送特性とは、例えば無線の周波数や指向性である。

これにより、データのフローが交差している状態と、交差していない状態とで、その状態に応じた適切な種類の伝送特性を調整して例えば輻輳や伝送誤りなどの通信障害を解消することができ、データの高品質伝送を行うことができる。つまり、フローが交差している状態で、無線の指向性の調整だけで電波干渉による輻輳を解消しようとしても、その解消は困難である。しかし、本発明では、そのような状態では、無線の指向性以外の他の種類の伝送特性が調整されるため、電波干渉による輻輳や伝送誤りなどの通信障害を容易に解消することができる。また、フローが交差しているか否かに関係なく、常に無線の周波数の調整だけで電波干渉による輻輳を解消しようとすると、広い伝送帯域を確保して周波数を大きく変化させなければならず、その結果、伝送品質を安定化させることができない。しかし、本発明では、フローが交差していない状態のように、周波数以外の伝送特性の調整によって輻輳や伝送誤りなどの通信障害が解消されるような状態では、周波数以外の伝送特性が調整されて通信障害が解消されるため、確保すべき伝送帯域や周波数の変化を抑えることができ、高品質伝送を行うことができる。

また、前記調整手段は、前記データフロー判定手段により、複数のフローの交差が有ると判定された場合、前記通信手段の周波数と、一方のフロー上にある通信装置の周波数とをそれぞれ前記伝送特性として調整することで、交差しているフローのうちの一方のフローに用いられる周波数と、他方のフローに用いられる周波数と、が異なる周波数に調整されてもよい。

これにより、一方のフローの周波数が他のフローの周波数と異なるため、電波干渉による輻輳や伝送誤りなどの通信障害を適切に解消することができる。

また、前記調整手段は、前記データフロー判定手段により交差していないと判定された場合、前記通信手段の電波の指向性を前記伝送特性として高めることで、前記通信手段によって送信または受信されるデータを搬送する電波の方向が、特定された前記フローに沿った方向に制限されてもよい。例えば、前記調整手段は、前記通信手段の電波の指向性を高めることで、前記通信手段によって受けることが可能な電波の向きが、特定された前記フロー上にある送信元の通信装置側に制限される。

これにより、フロー上にある送信元の通信装置から出力される電波だけを受けて、他の通信装置から出力される電波を受けることがないため、電波干渉を抑えて輻輳や伝送誤りなどの通信障害を解消することができる。

また、前記調整手段は、前記データフロー判定手段により交差していないと判定された場合、前記無線中継装置の周辺にある通信装置から出力される電波の指向性を前記伝送特性として高めることで、特定された前記フロー上にある通信装置以外の、前記無線中継装置の周辺にある送信元の通信装置から出力される電波の向きが、送信先の他の通信装置側に制限されてもよい。

これにより、フロー上にない送信元の通信装置から出力される無線中継装置にとって不要な電波が、無線中継装置にまで届いてしまうのを防ぐことができ、電波干渉を抑えて輻輳や伝送誤りなどの通信障害を解消することができる。

また、前記無線中継装置は、さらに、前記データフロー判定手段により特定されたフロー上にある通信装置の位置を取得する位置取得手段を備え、前記調整手段は、前記通信手段の電波の指向性を高めることで、前記位置取得手段により取得された前記通信装置の位置と、前記無線中継装置の位置とを結ぶ方向に前記電波の方向が制限されてもよい。

これにより、フロー上にある通信装置の位置が取得されて、その位置に従って電波の指向性が調整されるため、電波の指向性を正確に調整することができる。

また、前記データフロー判定手段は、前記通信手段によって受信されたデータに含まれる、前記データの送信元および宛先を示す情報に基づいて、前記データのフローを特定してもよい。

これにより、データのフローを適切に特定することができる。

また、前記無線中継装置は、さらに、データを中継するための経路を示す経路情報を作成するルーティング処理手段を備え、前記データフロー判定手段は、前記経路情報を参照して前記データのフローを特定してもよい。

これにより、データのフローをより適切に特定することができる。

また、前記通信手段は、さらに、前記無線中継装置によって中継されないデータを受信し、前記データフロー判定手段は、さらに、前記通信手段によって受信された、中継されないデータに含まれる、前記データの送信元および宛先を示す情報に基づいて、前記無線中継装置を除く前記複数の通信装置間で送受信されるデータのフローを特定してもよい。

これにより、無線中継装置が中継するデータのフロー以外のフローも特定されるため、無線中継装置の周辺のより詳細なフローの状態に基づいて、伝送特性を適切に調整することができる。

なお、本発明は、このような無線中継装置として実現することができるだけでなく、その方法やプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体としても実現することができる。

本発明の無線中継装置は、トラヒックの流れ方を加味した無線制御を行うことで、低遅延でパケットロスがない高品質伝送を実現することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１における複数の無線中継装置を含んで構成されるネットワークを説明するための図である。 図２は、同上の無線中継装置の構成を示す図である。 図３は、同上の無線中継装置による電波干渉抑制の全体的な動作の概要を示すフローチャートである。 図４は、同上のデータフロー判定部の動作を示すフローチャートである。 図５は、同上の自中継装置および他中継装置の位置を示す図である。 図６は、同上のデータの流れを示す図である。 図７は、同上の他のデータの流れを示す図である。 図８Ａは、同上の周波数の調整を説明するための説明図である。 図８Ｂは、同上の周波数の調整を説明するための説明図である。 図９Ａは、同上の指向性の調整を説明するための説明図である。 図９Ｂは、同上の指向性の調整を説明するための説明図である。 図１０は、本発明の実施の形態２における無線中継装置の構成を示す図である。 図１１は、同上のデータフロー判定部の動作を示すフローチャートである。 図１２Ａは、同上のフロー判定の具体例を説明するための説明図である。 図１２Ｂは、同上のフロー判定の具体例を説明するための説明図である。 図１３Ａは、フローの交差の判定例およびその判定結果に基づく自端末装置の動作を説明するための説明図である。 図１３Ｂは、複数のフローが交差していない場合でも周波数が調整される場合の一例を説明するための説明図である。 図１４Ａは、本発明の用途を示す図である。 図１４Ｂは、本発明の用途を示す図である。 図１４Ｃは、本発明の用途を示す図である。 図１４Ｄは、本発明の用途を示す図である。 図１４Ｅは、本発明の用途を示す図である。 図１５Ａは、従来の無線によるネットワーク構成が動的に変更可能なネットワークの一例を示す図である。 図１５Ｂは、従来の無線によるネットワーク構成が動的に変更可能なネットワークの一例を示す図である。 図１６は、従来の無線中継装置による輻輳制御を示す図である。 図１７Ａは、電波干渉による輻輳を説明するための説明図である。 図１７Ｂは、電波干渉による輻輳を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における複数の無線中継装置を含んで構成されるネットワークを説明するための図である。

このネットワークは、例えばアドホックネットワークとして構成されており、送信端末１０と、複数の無線中継装置１００と、受信端末２０とを備えている。

無線中継装置１００は、プロトコルスタック（protocol stack）により無線中継を行う。このプロトコルスタックは、無線制御層と、ＭＡＣ（Media Access Control）層と、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）、ＩＰ（Internet Protocol）およびルーティングに関するトランスポート層と、レート制御層とから構成されている。

無線制御層は、周波数の割当と、電波の出力（強さ）および指向性とを制御する。

ＭＡＣ層は、データリンク層に含まれ、８０２．１１ａや８０２．１１ｂ、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式などのアクセス方式による制御を行う。

レート制御層は、アプリケーションレベルでの伝送量の制御を行う。具体的には、この制御は、ＷＦＱ（Weighted Fair Queuing）やラウンドロビン（round robin）などのスケジューリングアルゴリズム（Packet Scheduling）で実現される。

ここで、ルーティング（ルーティング機能）とは、送信端末１０から受信端末２０までの、１つまたは複数の無線中継装置１００を経由する最適な経路を選択し、その経路に沿ってデータを伝送する機能のことである。

ルーティング機能は、ＩＰパケットレベルで実現されていてもよいし、８０２．１１ｓのように、データリンク層で実現されていてもよい。ルーティング機能はルーティングプロトコルにより実現できる。代表的なルーティングプロトコルとして、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＡＯＤＶ（Ａｄ ｈｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）などがあげられる。一般に、ルーティングプロトコルにより、経路情報が作成される。

送信端末１０および受信端末２０はそれぞれ、例えばカメラやＰＣ（パーソナルコンピュータ）として構成されている。

なお、送信端末１０および受信端末２０はそれぞれ、携帯電話や、テレビ、カーナビゲーションシステムの車載端末装置などであってもよく、データ通信するものであれば、どのような種類であってもよく、どのような用途や性能を有していてもよい。

また、送信端末１０、無線中継装置１００および受信端末２０はそれぞれ、移動する移動端末であっても、移動しない固定端末であってもよい。

また、本実施の形態におけるネットワークは、アドホックネットワークとして構成されているが、他の無線ＬＡＮや、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：専用狭域通信）網、携帯電話網などであってもよく、本発明におけるネットワークの無線媒体の種類および性能は限定されない。

また、本実施の形態におけるネットワークは、映像や音声だけではなく、テキストや、静止画、音楽、制御データなど様々なデータを伝送可能である。

さらに、本発明では、ネットワークの利用場所は限定されず、宅外だけではなく宅内でもデータの送受信を高品質で行うことができる。

図２は、本実施の形態における無線中継装置１００の構成を示す図である。

ネットワークに含まれる各無線中継装置１００はそれぞれ同一に構成されている。以下、１つの無線中継装置１００の構成について詳細に説明する。

なお、以下の説明では、説明の対象となる１つの無線中継装置１００を自中継装置１００ｓとし、それ以外の無線中継装置１００を他中継装置１００ｎとして示す。

無線中継装置１００（自中継装置１００ｓ）は、データリンク通信部１０１、中継データ記憶部１０２、送信流量調整部１０３、輻輳状態判定部１０４、データフロー判定部１０５、伝送パラメータ調整部１０６、位置情報検出部１０７、位置情報収集部１０８、ルーティング処理部１０９、および無線制御部１１０を備えている。

なお、本実施の形態では、データリンク通信部１０１および無線制御部１１０から通信手段が構成されて、輻輳状態判定部１０４が輻輳判定手段として構成され、伝送パラメータ調整部１０６が調整手段として構成されている。

また、本実施の形態では、位置情報検出部１０７および位置情報収集部１０８がそれぞれ位置取得手段として構成されている。

無線制御部１１０は、アンテナを備えて電波を送受信する。

また、無線制御部１１０は、伝送パラメータ調整部１０６によって調整された伝送パラメータに応じて、自らが受信する電波の指向性（アンテナの向き）を変更したり、他中継装置１００ｎとの間で送受信する電波の周波数を変更したりする。また、無線制御部１１０は、送信元の他中継装置１００ｎまたは送信端末１０から電波を受信すると、その電波により示されるデータをデータリンク通信部１０１に出力し、データリンク通信部１０１からデータを受け取ると、そのデータを宛先の他中継装置１００ｎまたは受信端末２０に電波によって送信する。

データリンク通信部１０１は、映像や音声、テキストなどを示すパケット化されたデータを、無線制御部１１０を介して他中継装置１００ｎまたは受信端末２０に伝送する。つまり、データリンク通信部１０１は、送信流量調整部１０３を介して中継データ記憶部１０２に格納されているデータを取得してそのデータを無線制御部１１０に出力する。

さらに、データリンク通信部１０１は、無線制御部１１０を介して他中継装置１００ｎまたは送信端末１０からデータ（パケット）を受信すると、そのデータを中継データ記憶部１０２に格納する。

中継データ記憶部１０２は、データリンク通信部１０１によって他中継装置１００ｎまたは送信端末１０から受信されたパケットを宛先毎に分類して蓄積している。つまり、この中継データ記憶部１０２は各宛先に対応するバッファを有し、受信されたパケットは、そのパケットの宛先に対応するバッファに格納される。

また、中継データ記憶部１０２は、位置情報検出部１０７から後述する位置情報を取得すると、送信流量調整部１０３によって取り出されてデータリンク通信部１０１から出力される予定のパケットに、その取得した位置情報を含める。

これにより、そのデータリンク通信部１０１から送信されるパケットには、そのパケットを送信した自中継装置１００ｓの位置情報が含まれる。

その結果、そのパケットを受信した他中継装置１００ｎは、そのパケットから送信元の自中継装置１００ｓの位置を特定することができる。

送信流量調整部１０３は、宛先毎に分類されたパケットの送信流量を調整する。つまり、送信流量調整部１０３は、中継データ記憶部１０２から所定の送信流量を満たすだけのパケットを取り出して、その取り出したパケットをデータリンク通信部１０１に出力する。

このような、無線制御部１１０、データリンク通信部１０１、中継データ記憶部１０２および送信流量調整部１０３により、送信元となる他中継装置１００ｎまたは送信端末１０から送信された各パケットは、一時的に中継データ記憶部１０２に格納される。

そして、その各パケットは、送信流量調整部１０３により調整された送信流量に従って、その中継データ記憶部１０２から取り出されて、宛先となる他中継装置１００ｎまたは受信端末２０に送信される。

輻輳状態判定部１０４は、中継データ記憶部１０２に格納されているパケットのデータ量に基づいて、輻輳状態を判定する。つまり、ネットワークが輻輳している時には、データリンク通信部１０１に受信されるパケットが多くなるため、中継データ記憶部１０２のデータ量が増大し、次第にバッファ溢れが発生する。

そこで、輻輳状態判定部１０４は、中継データ記憶部１０２に格納されているパケットのデータ量が一定時間以上閾値を超えている場合に、輻輳が発生していると判定し、超えていない場合に、輻輳が発生していないと判定する。閾値は、例えば、中継データ記憶部１０２の最大記録容量の２／３のデータ量である。

そして、輻輳状態判定部１０４は、輻輳が発生していると判定すると、データフロー判定部１０５に対して、後述するフロー判定を行うように指示する。

なお、本実施の形態における輻輳状態判定部１０４は、中継データ記憶部１０２のデータ量に基づいて輻輳の発生の有無を判定したが、その他の方法により輻輳の発生の有無を判定してもよい。例えば、輻輳状態判定部１０４は、パケットの再送間隔や送信間隔の時間的な変化などに基づいて輻輳の発生の有無を判定してもよい。

位置情報検出部１０７は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して自中継装置１００ｓの地理上の位置を検出し、その位置を示す位置情報を生成して位置情報収集部１０８および中継データ記憶部１０２に出力する。

位置情報収集部１０８は、位置情報検出部１０７から出力された自中継装置１００ｓの位置情報を取得するとともに、自中継装置１００ｓの近隣にある１つまたは複数の他中継装置１００ｎの地理上の位置を示す位置情報を収集する。

位置情報収集部１０８は、近隣の各他中継装置１００ｎの位置情報を収集するときには、例えば、各他中継装置１００ｎに対して位置情報を送信するように促す信号を無線制御部１１０からブロードキャストさせる。

その結果、各他中継装置１００ｎの位置情報検出部１０７は位置情報を生成して、各他中継装置１００ｎはその位置情報を含むパケットを送信する。

これにより、各他中継装置１００ｎの位置情報を含むパケットが自中継装置１００ｓの中継データ記憶部１０２に格納される。

位置情報収集部１０８は、その中継データ記憶部１０２に格納された各パケットから他中継装置１００ｎの位置情報を収集する。このように、各無線中継装置１００間では位置情報の交換が行われる。

そして、位置情報収集部１０８は、収集した他中継装置１００ｎの位置情報と、位置情報検出部１０７から取得した自中継装置１００ｓの位置情報とをデータフロー判定部１０５に出力する。

なお、位置情報収集部１０８は、他中継装置１００ｎからの電波の到来方向や受信電界強度などに基づいて、その他中継装置１００ｎの位置を検出し、その位置を示す位置情報を生成してもよい。

ルーティング処理部１０９は、経路情報（ルーティングテーブル）を生成してデータフロー判定部１０５に出力する。

データフロー判定部１０５は、輻輳状態判定部１０４からフロー判定を行うように指示されると、ルーティング処理部１０９から出力された経路情報と、データリンク通信部１０１に受信されたデータ（パケット）と、位置情報収集部１０８から出力された位置情報とに基づいて、自中継装置１００ｓと近隣の他中継装置１００ｎとの間におけるトラヒックの流れ（フロー）の状態を判定する。

なお、トラヒックのフローの状態には、どの無線中継装置からどの無線中継装置へデータが流れているかを示すフローと、各無線中継装置の位置と、複数のフローの交差の有無などが含まれる。以下、このように行われる判定をフロー判定という。

そして、データフロー判定部１０５は、判定されたフローの状態を伝送パラメータ調整部１０６に通知する。

伝送パラメータ調整部１０６は、データフロー判定部１０５によって判定されたフローの状態に基づいて、上述の無線制御部１１０に設定されるべき電波の周波数または指向性を示す伝送パラメータを調整し、その伝送パラメータを無線制御部１１０に出力する。つまり、伝送パラメータ調整部１０６は、周波数調整部１０６ａと指向性調整部１０６ｂとを備えている。

周波数調整部１０６ａは、自中継装置１００ｓにおけるフローが交差しているときには、所定のフローに対して設定されるべき電波の周波数を特定し、その周波数を示す伝送パラメータを無線制御部１１０に出力する。

指向性調整部１０６ｂは、自中継装置１００ｓにおけるフローが交差していないときには、自中継装置１００ｓに設定されるべき電波の受信の指向性を特定し、その指向性を示す伝送パラメータを無線制御部１１０に出力する。

図３は、本実施の形態における無線中継装置１００による電波干渉抑制の全体的な動作の概要を示すフローチャートである。

まず、輻輳状態判定部１０４は、中継データ記憶部１０２に格納されているパケットのデータ量を計測する（ステップＳ１００）。例えば、輻輳状態判定部１０４は、最大記憶容量１０ＭＢの中継データ記憶部１０２に格納されているパケットのデータ量として５ＭＢを計測する。

ここで、輻輳状態判定部１０４は、その計測されたデータ量が一定時間以上、閾値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。輻輳状態判定部１０４は、例えば１分間以上、そのデータ量が中継データ記憶部１０２の最大記憶容量の２／３を超えているかどうかを判断する。

その結果、閾値を越えていると判断すると（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、輻輳状態判定部１０４は、輻輳が発生していると判定する（ステップＳ１０４）。

一方、閾値を越えていないと判断すると（ステップＳ１０２のＮＯ）、輻輳状態判定部１０４はステップＳ１００からの処理を繰り返し実行する。

次に、ステップＳ１０４で輻輳が発生していると判定されると、データフロー判定部１０５は、トラヒックのフローの状態を判定する（ステップＳ１０６）。

さらに、その判定結果に基づいて、データフロー判定部１０５は自中継装置１００ｓにおいてフローが交差しているか否かを判別する（ステップＳ１０８）。

ここで、交差していると判別すると（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、データフロー判定部１０５は、伝送パラメータ調整部１０６の周波数調整部１０６ａに対して、伝送パラメータをそのフローの状態に応じた値に調整するように指示する。

その結果、周波数調整部１０６ａは、交差しているフローのうちの所定のフローで用いられる電波の周波数を、他のフローで用いられる電波の周波数と異ならせる。つまり、周波数調整部１０６ａは、自中継装置１００ｓの無線制御部１１０と、その所定のフロー上にある送信先または送信元となる他中継装置１００ｎとのそれぞれに対して、上記他のフローの周波数と異なる周波数を示す伝送パラメータを無線制御部１１０に通知する。これにより、無線制御部１１０は、上記所定のフローに用いる電波の周波数をその伝送パラメータにより示される周波数に設定し、上記他中継装置１００ｎに対しても、その他中継装置１００ｎの周波数を、その伝送パラメータにより示される周波数に設定させる（ステップＳ１１０）。

なお、無線制御部１１０は、他中継装置１００ｎに周波数を設定させるときには、その周波数を示す信号をブロードキャストすることによって設定させる。このような信号を受信した他中継装置１００ｎの周波数調整部１０６ａは、その信号により示される周波数に伝送パラメータを調整する。

また、ステップＳ１０８で交差していないと判定されたときには（ステップＳ１０８のＮＯ）、データフロー判定部１０５は、伝送パラメータ調整部１０６の指向性調整部１０６ｂに対して、伝送パラメータをそのフローの状態に応じた値に調整するように指示する。

その結果、指向性調整部１０６ｂは、自中継装置１００ｓと、自中継装置１００ｓのフローと異なるフロー上にあって、その自中継装置１００ｓの近隣にある他中継装置１００ｎとの間で互いに電波が干渉しないように、電波の指向性を示す伝送パラメータを調整してその伝送パラメータを自中継装置１００ｓの無線制御部１１０に通知する。

これにより、無線制御部１１０は、自らが受信する電波の指向性をその伝送パラメータにより示される指向性に設定する（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１１０およびステップＳ１１２によって電波の周波数または指向性が調整されると、輻輳状態判定部１０４は、電波干渉抑制の処理を終了すべきか否かを判別し（ステップＳ１１４）、終了すべきと判別すると（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、電波干渉抑制の処理を終了し、終了すべきでないと判別すると（ステップＳ１１４のＮＯ）、ステップＳ１００からの処理を繰り返し実行する。

図４は、本実施の形態におけるデータフロー判定部１０５の動作を示すフローチャートである。

データフロー判定部１０５は、位置情報検出部１０７から自中継装置１００ｓの位置情報を取得する（ステップＳ１６０）。

さらに、データフロー判定部１０５は、位置情報収集部１０８から、近隣の他中継装置１００ｎの位置情報を収集する（ステップＳ１６２）。

さらに、データフロー判定部１０５は、ルーティング処理部１０９によって生成された、自中継装置１００ｓと近隣の他中継装置１００ｎとの間の経路情報と、データリンク通信部１０１に送受信されるパケットにより示される、実際の通信の経路を示す情報とを、データの流れに関する流れ情報として収集する（ステップＳ１６４）。

そして、データフロー判定部１０５は、上述の各位置情報により示される自中継装置１００ｓおよび近隣の他中継装置１００ｎの位置と、上述の流れ情報により示されるデータの流れとに基づいて、自中継装置１００ｓにおけるフローの状態を判定する（ステップＳ１６６）。

ここで、フロー判定の具体例について説明する。

図５は、自中継装置１００ｓおよび他中継装置１００ｎの位置を示す図である。

例えば、自中継装置１００ｓの近隣に４台の他中継装置１００ｎ（他中継装置１００Ａ、他中継装置１００Ｂ、他中継装置１００Ｃおよび他中継装置１００Ｄ）がある。この場合、自中継装置１００ｓのデータフロー判定部１０５は、自中継装置１００ｓの位置情報検出部１０７から、位置情報収集部１０８を介して、自中継装置１００ｓの位置（ｘ，ｙ）を示す位置情報を取得する。

さらに、自中継装置１００ｓのデータフロー判定部１０５は、自中継装置１００ｓの位置情報収集部１０８から、他中継装置１００Ａの位置（Ａｘ，Ａｙ）を示す位置情報と、他中継装置１００Ｂの位置（Ｂｘ，Ｂｙ）を示す位置情報と、他中継装置１００Ｃの位置（Ｃｘ，Ｃｙ）を示す位置情報と、他中継装置１００Ｄの位置（Ｄｘ，Ｄｙ）を示す位置情報とを取得する。

図６は、データの流れを示す図である。

例えば、自中継装置１００ｓと他中継装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄとが、図５に示すように配置されている場合、自中継装置１００ｓのデータフロー判定部１０５は、他中継装置１００Ａから自中継装置１００ｓを介して他中継装置１００Ｄに流れるデータのフローｆ１と、他中継装置１００Ｂから自中継装置１００ｓを介して他中継装置１００Ｃに流れるデータのフローｆ２と、自中継装置１００ｓから他中継装置１００Ａに流れるデータのフローｆ３とがあることを特定する。

データフロー判定部１０５は、ルーティング処理部１０９によって生成された経路情報を参照し、データリンク通信部１０１によって受信されるパケットのヘッダに示される送信元および宛先のＩＰアドレスなどを用いて、上述のようなフローｆ１，ｆ２，ｆ３を特定している。具体的には、データフロー判定部１０５は、送信元のＩＰアドレスとして他中継装置１００ＡのＩＰアドレスが記述され、宛先のＩＰアドレスとして他中継装置１００ＤのＩＰアドレスが記述されたパケットに基づいて、フローｆ１を特定している。

同様に、データフロー判定部１０５は、送信元のＩＰアドレスとして他中継装置１００ＢのＩＰアドレスが記述され、宛先のＩＰアドレスとして他中継装置１００ＣのＩＰアドレスが記述されたパケットに基づいて、フローｆ２を特定している。

同様に、データフロー判定部１０５は、送信元のＩＰアドレスとして自中継装置１００ｓのＩＰアドレスが記述され、宛先のＩＰアドレスとして他中継装置１００ＡのＩＰアドレスが記述されたパケットに基づいて、フローｆ３を特定している。つまり、データフロー判定部１０５は、ルーティング処理部１０９のルーティングプロトコルによってルーティングが確立された後に、実際の受信パケットの送信元と宛先を経路情報に記録していくことで上述のようなフローｆ１，ｆ２，ｆ３を作成している。具体的には、上述のルーティングは、一般に知られているダイナミックルーティングの仕組みで実現される。ダイナミックルーティングは、ＤＳＲやＡＯＤＶといったルーティングプロトコルを介して、他の端末から受ける経路情報を用いて定期的に経路情報を更新する。

ルーティング処理部１０９は、ダイナミックルーティングの仕組みによりルーティングを確立し、受信したパケットの宛先を決定することができる。

さらに、データフロー判定部１０５は、上述のようなデータの流れ（フローｆ１，ｆ２，ｆ３）と、自中継装置１００ｓおよび他中継装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄのそれぞれの位置とに基づいて、自中継装置１００ｓにおいてトラヒックのフローが交差しているか否かを判定することができる。

具体的には、データフロー判定部１０５は、上述のように、自中継装置１００ｓおよび他中継装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄのそれぞれの位置情報を取得することにより、それぞれの物理的な位置（ｘ，ｙ）、（Ａｘ，Ａｙ）、（Ｂｘ，Ｂｙ）、（Ｃｘ，Ｃｙ）および（Ｄｘ，Ｄｙ）を特定する。

また、データフロー判定部１０５は、上述のように、データの流れとしてフローｆ１，ｆ２，ｆ３を特定する。

そして、データフロー判定部１０５は、これらの特定された位置とフローに基づいて、図６に示すように、トラヒックのフローが交差していると判定する。

なお、データフロー判定部１０５は、フローｆ１，ｆ２，ｆ３だけに基づいて、つまり、自中継装置１００ｓに複数のフローがあるか否かに基づいて、それらのフローが交差しているか否かを判定してもよい。この場合、データフロー判定部１０５は、自中継装置１００ｓが複数のフローの中継をしていれば、複数のフローが交差していると判定し、複数のフローの中継をしていなければ、複数のフローが交差していないと判定する。

この結果に基づき、電波干渉を抑制するために、例えば、他中継装置１００Ａ〜１００Ｄの周波数がチャネルＡに設定されている状態で、他中継装置１００Ｂと他中継装置１００Ｃは周波数をチャネルＡからチャネルＢに変更し、自中継装置１００ｓはフローｆ２の周波数だけをチャネルＡからチャネルＢに変更する。つまり、自中継装置１００ｓの周波数調整部１０６ａは、何れのフローに対してもチャネルＡが設定されている場合に、フローが交差していると判定されると、フローｆ２の周波数をチャネルＢに変更する。

図７は、他のデータの流れを示す図である。

例えば、自中継装置１００ｓのデータフロー判定部１０５は、自中継装置１００ｓから他中継装置１００Ｂに流れるデータのフローｆ１があることを特定する。上述と同様、データフロー判定部１０５は、ルーティング処理部１０９によって生成された経路情報と、データリンク通信部１０１によって送受信されるパケットのヘッダに示される送信元および宛先のＩＰアドレスなどとを用いて、上述のようなフローｆ１を特定している。具体的には、データフロー判定部１０５は、送信元のＩＰアドレスとして自中継装置１００ｓのＩＰアドレスが記述され、宛先のＩＰアドレスとして他中継装置１００ＢのＩＰアドレスが記述されたパケットに基づいて、フローｆ１を特定している。

ここで、自中継装置１００ｓの近隣には、他中継装置１００Ｃから他中継装置１００Ｄに流れるデータのフローｆ２も存在している。

しかし、自中継装置１００ｓのデータフロー判定部１０５は、そのフローｆ２のパケットがデータリンク通信部１０１に受信されても、そのパケットに示される中継先（宛先）が自中継装置１００ｓでないため、そのパケットを解析することがない。

その結果、データフロー判定部１０５は、フローｆ２を特定することなくフローｆ１だけを特定している。

さらに、データフロー判定部１０５は、自中継装置１００ｓおよび他中継装置１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄのそれぞれの位置情報を取得し、それらの位置（ｘ，ｙ）、（Ｂｘ，Ｂｙ）、（Ｃｘ，Ｃｙ）、（Ｄｘ，Ｄｙ）を特定している。ここで、データフロー判定部１０５は、他中継装置１００Ｃと他中継装置１００Ｄの存在（位置）を把握しながら、フローｆ１だけ特定された状態で電波干渉による輻輳が発生している場合には、他中継装置１００Ｃと他中継装置１００Ｄとの間で、自中継装置１００ｓにおいてフローｆ１と交差しないフローｆ２が存在すると判断する。つまり、データフロー判定部１０５は、自中継装置１００ｓにおいて交差しない２つのフローｆ１，ｆ２の電波が干渉していると判断する。

この結果に基づき、その電波干渉を抑制するために、自中継装置１００ｓは、他中継装置１００Ｃ側からの電波を受信しないように受信電波の指向性を高める。

図８Ａおよび図８Ｂは、周波数の調整を説明するための説明図である。

例えば、図８Ａに示すように、自中継装置１００ｓおよび近隣の他中継装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄのそれぞれには同一の周波数（チャネルＡ）が割り当てられている。このような場合に、自中継装置１００ｓは、電波干渉により輻輳が発生していると判断すると、上述のように、各無線中継装置の位置とデータの流れとに基づいて、他中継装置１００Ａが自中継装置１００ｓを介して他中継装置１００Ｄにデータを流すフローｆ１と、他中継装置１００Ｂが自中継装置１００ｓを介して他中継装置１００Ｃにデータを流すフローｆ２とが交差していると判定する。

その結果、自中継装置１００ｓは、図８Ｂに示すように、フローｆ１における周波数をチャネルＡからチャネルＢに変更するとともに、そのフローｆ１にある他中継装置１００Ａ，１００Ｄに対しても周波数をチャネルＡからチャネルＢに変更させる。

これにより、フローｆ１とフローｆ２とのそれぞれに異なる周波数が割り当てられるため、それらのフロー間での電波干渉を抑えることができて輻輳を抑えることができる。

このように、データフロー判定部１０５によりフローが交差していると判定された場合、周波数調整部１０６ａは、交差しているフローのうちの一方のフローに用いられる周波数が、他方のフローに用いられる周波数と異なるように、無線制御部１１０の周波数と、上記一方のフロー上にある他中継装置１００ｎの周波数とをそれぞれ調整している。

図９Ａおよび図９Ｂは、指向性の調整を説明するための説明図である。

例えば、図９Ａに示すように、自中継装置１００ｓおよび近隣の他中継装置１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄのそれぞれには同一の周波数（チャネルＡ）が割り当てられている。このような場合に、自中継装置１００ｓは、電波干渉により輻輳が発生していると判断すると、上述のように、各無線中継装置の位置とデータの流れとに基づいて、他中継装置１００Ｂが自中継装置１００ｓにデータを流すフローｆ１と、他中継装置１００Ｃが他中継装置１００Ｄにデータを流すフローｆ２とが交差していないと判定する。つまり、自中継装置１００ｓは、全ての他中継装置１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄと通信可能な状態にあって、自中継装置１００ｓに関係のないフローによる電波干渉によって輻輳が発生していると判断する。

その結果、自中継装置１００ｓは、図９Ｂに示すように、送信元である他中継装置１００Ｂからのみ電波が届くように受信電波の指向性を調整する。

これにより、自中継装置１００ｓに関係のないフローｆ２による電波干渉を抑えることができ、輻輳を抑えることができる。

このように、データフロー判定部１０５によりフローが交差していないと判定された場合、指向性調整部１０６ｂは、無線制御部１１０によって受けることが可能な電波の向きが、データフロー判定部１０５で特定されたフロー上にある送信元の他中継装置１００ｎに制限されるように、無線制御部１１０の受信電波の指向性を高めている。

また、他中継装置１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄもそれぞれ、自中継装置１００ｓと同様に輻輳が発生していると判断すると、それぞれの送信元からのみ電波が届くように電波の指向性を調整する。

以上のように、本実施の形態では、データのフローが交差している状態と、交差していない状態とで、その状態に応じた適切な種類の伝送特性を調整して輻輳を解消することができ、データの高品質伝送を行うことができる。

仮に、フローが交差している状態で、無線の指向性の調整だけで電波干渉による輻輳を解消しようとしても、その解消は困難である。

しかし、本実施の形態では、無線の指向性以外の他の種類の伝送特性である周波数が調整されるため、電波干渉による輻輳を容易に解消することができる。

また、フローが交差しているか否かに関係なく、常に無線の周波数の調整だけで電波干渉による輻輳を解消しようとすると、広い伝送帯域を確保して周波数を大きく変化させなければならず、その結果、伝送品質を安定化させることができない。

しかし、本実施の形態では、フローが交差していない状態のように、周波数以外の伝送特性である指向性の調整によって輻輳が解消されるような状態では、その指向性が調整されて輻輳が解消されるため、確保すべき伝送帯域や周波数の変化を抑えることができ、高品質伝送を行うことができる。

なお、本実施の形態では、自中継装置１００ｓは、フローが交差していないときには、受信電波の指向性を調整したが、自中継装置１００ｓのフローに関係のない他中継装置１００ｎの送信電波の指向性を調整してもよい。つまり、自中継装置１００ｓの指向性調整部１０６ｂは、フローが交差していない場合、データフロー判定部１０５で特定されたフロー上にある他中継装置１００ｎ以外の、自中継装置１００ｓの周辺にある他中継装置１００ｎから出力される電波の指向性を高めて、その電波の向きを送信先の他の他中継装置１００ｎ側に制限する。

これにより、自中継装置１００ｓの周辺にあって自中継装置１００ｓのフローに関係のない他中継装置１００ｎから出力される電波が自中継装置１００ｓにまで届くのを防止して、電波干渉による輻輳を抑えることができる。

例えば図９Ｂに示すように、自中継装置１００ｓは、輻輳が発生したと判定したときには、フローｆ１を特定し、そのフローｆ１が交差していないと判定する。ここで、自中継装置１００ｓは、他中継装置１００Ｃ，１００Ｄの位置を特定し、それらが自中継装置１００ｓの近隣にあることを把握している。

そこで、自中継装置１００ｓは、他中継装置１００Ｃ，１００Ｄ間のフローｆ２による電波干渉によって輻輳が発生していると判断する。

その結果、自中継装置１００ｓの無線制御部１１０は、他中継装置１００Ｃ，１００Ｄに対して送信電波の指向性の調整を促す信号をブロードキャストする。

このような信号を受けた他中継装置１００Ｃ，１００Ｄはそれぞれの無線制御部１１０の送信電波の指向性を高める。つまり、他中継装置１００Ｃは、出力する電波の向きが送信先の他中継装置１００Ｄ側に制限されるように、その電波の指向性を高める。具体的には、他中継装置１００Ｃの周波数調整部１０６ａは、データフロー判定部１０５から通知されたフローの状態に基づいて他中継装置１００Ｄの位置を特定し、その位置に向って電波が出力されるような指向性を示す値に伝送パラメータを調整する。

また、上述の場合には、自中継装置１００ｓの指向性調整部１０６ｂは、自中継装置１００ｓの周辺にある他中継装置１００ｎから出力される電波の指向性を高めるとともに、その電波の出力を下げてもよい。

これにより、自中継装置１００ｓの周辺にあって自中継装置１００ｓのフローに関係のない他中継装置１００ｎから出力される電波が自中継装置１００ｓにまで届くのをより確実に防止することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１における無線中継装置１００は、自らに関係のないパケットを受信してもそのパケットの通信内容を解釈する処理は行わなかったが、本実施の形態における無線中継装置は、受信したパケットが自らに関係のないパケットであってもそのパケットの通信内容を解釈して処理する。

これにより、本実施の形態では、実施の形態１のように自中継装置および近隣の他中継装置の位置を特定する処理を省き、ルーティングに関する情報に関する処理も省くことができる。

図１０は、本実施の形態における無線中継装置の構成を示す図である。

本実施の形態における無線中継装置２００は、実施の形態１の無線中継装置１００と同様、図１に示すプロトコルスタックにより無線中継を行うが、自中継装置２００ｓおよび他中継装置２００ｎの位置を示す位置情報を収集することなくフロー判定を行う。

このような無線中継装置２００（自中継装置２００ｓ）は、データリンク通信部１０１、中継データ記憶部１０２、送信流量調整部１０３、輻輳状態判定部１０４、データフロー判定部２０５、伝送パラメータ調整部２０６、および無線制御部１１０を備えている。

なお、本実施の形態における無線中継装置２００の上記各構成要素のうち、実施の形態１の無線中継装置１００の構成要素と同一の符号を付して示す構成要素は、無線中継装置１００のその構成要素と同一の機能および構成を有する。

このように、本実施の形態における無線中継装置２００は、実施の形態１の無線中継装置１００に備えられている位置情報検出部１０７および位置情報収集部１０８を備えず、フロー判定をするために、自中継装置２００ｓおよび他中継装置２００ｎの位置を特定することはしない。その代わりに、本実施の形態におけるデータフロー判定部２０５は、データリンク通信部１０１に受信されたパケットが自中継装置２００ｓに対して送信されたものであるか否かに関わらず、受信された全てのパケットの送信元および宛先などを解析し、その解析結果に基づいてフロー判定を行う。

図１１は、本実施の形態におけるデータフロー判定部２０５の動作を示すフローチャートである。

データフロー判定部２０５は、電波が届く範囲にある他中継装置２００ｎから送信されてデータリンク通信部１０１にキャプチャされた全てのパケットの宛先と送信元を特定する（ステップＳ２００）。

さらに、データフロー判定部２０５は、全てのパケットを宛先と送信元で分類し、トラヒックのフローを解析することで、フローの状態を判定する（ステップＳ２０２）。

なお、本実施の形態におけるフローの状態には、どの装置からどの装置へデータが流れているかを示すフローと、複数のフローの交差の有無などが含まれる。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、本実施の形態におけるフロー判定の具体例を説明するための説明図である。

自中継装置２００ｓのデータフロー判定部２０５は、輻輳が発生すると、データリンク通信部１０１でキャプチャされた全てのパケットを解析する。つまり、データフロー判定部２０５は、例えば図１２Ａに示すように、自らに関係するフローｆ１のパケットも、自らに関係のないフローｆ２のパケットも解析して、それらのパケットの送信元と宛先を特定する。

データフロー判定部２０５は、その特定した送信元と宛先を用いて、自中継装置２００ｓ周辺のフローの状態を判定する。すなわち、データフロー判定部２０５は、他中継装置２００Ｃ（２００ｎ）から自中継装置２００ｓへ流れるデータのフローｆ１と、他中継装置２００Ｂ（２００ｎ）から他中継装置２００Ｄ（２００ｎ）へ流れるデータのフローｆ２とを特定し、それらが交差していないと判定する。

ここで、キャプチャされた全てのパケットを解析する具体的な方法には、例えばプロミスキャスモード（promiscuous mode）がある。つまり、無線中継装置２００のネットワークカード（network card）をプロミスキャスモードで動作させる。ネットワークカードは通常、宛先が自分になっているパケットのみを受信するよう設定されている。伝送路から別の宛先のパケットが届いてもそのパケットは読み込まずに破棄される。プロミスキャスモードに設定されたネットワークカードは、宛先に関わらず受信されたすべてのパケットを上位レイヤのソフトウェアに引き渡すため、伝送路を流れるすべてパケットの解析が可能となる。

また、自中継装置２００ｓのデータフロー判定部２０５は、上述と同様に全てのパケットを解析することにより、図１２Ｂに示すように、他中継装置２００Ａ（２００ｎ）から自中継装置２００ｓを介して他中継装置２００Ｄへ流れるデータのフローｆ１と、他中継装置２００Ｃから自中継装置２００ｓを介して他中継装置２００Ｂへ流れるデータのフローｆ２とを特定し、それらが自中継装置２００ｓにおいて交差していると判定する。

また、本実施の形態では、データフロー判定部２０５から通知されるフローの状態に、各無線中継装置の位置が含まれていない。

したがって、本実施の形態における伝送パラメータ調整部２０６の指向性調整部２０６ｂは、電波の指向性を示す伝送パラメータを試行錯誤的に調整することにより、適切な伝送パラメータを決定する。

このように、本実施の形態では、実施の形態１で行われていた各無線中継装置間での位置情報の交換が不要になるため、実施の形態１に比べて、輻輳が発生しにくくなるという効果が期待できる。

また、位置検出の誤差の影響の抑制や、近隣の他中継装置が移動している場合の影響を抑制することが可能となる。しかし、本実施の形態では、無線中継装置間の位置関係が正確に把握しにくくなるため、電波の出力や方向を正確に制御するのが難しくなり、干渉による輻輳の影響を速やかに解消しにくくなる。

なお、本発明に係る無線中継装置について上記実施の形態１および２を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態１および２では、複数のフローが略９０°の角度で交差している状態（すなわち複数のフローが直交している状態）を一例に挙げて、それらのフローが交差していると判定したが、その交差の角度は９０°に限らず、どのような角度であってもよい。同様に、上記実施の形態１および２では、複数のフローが平行な状態を一例に挙げて、それらのフローが交差していないと判定したが、複数のフローが交差していなければ平行になっていなくてもよい。

また、上記実施の形態１では、自中継装置１００ｓにおいてフローが交差しているか否かを判定したが、自中継装置１００ｓと次ホップとの間で交差しているか否かを判定してもよい。

図１３Ａは、フローの交差の判定例およびその判定結果に基づく自中継装置１００ｓの動作を説明するための説明図である。

例えば、図１３Ａに示すように、他中継装置１００Ａから他中継装置１００Ｂおよび自中継装置１００ｓを介して他中継装置１００Ｃにデータを流すフローｆ１と、他中継装置１００Ｄから他中継装置１００Ｅおよび他中継装置１００Ｆを介して他中継装置１００Ｇにデータを流すフローｆ２とがある。

この場合、自中継装置１００ｓは、実施の形態１と同様に、フローｆ１，ｆ２を特定し、これらのフローｆ１，ｆ２と他中継装置１００Ａ〜１００Ｇの位置とに基づいて、自中継装置１００ｓと次ホップ（自中継装置１００ｓのフローｆ１に従った送信先である他中継装置１００Ｃ）との間で、フローｆ１，ｆ２が交差しているか否かを判定する。その結果、自中継装置１００ｓは、交差していると判定すると、フローｆ１，ｆ２の周波数が異なるように、自中継装置１００ｓから他中継装置１００Ｃへ送信する電波の周波数を変更する。例えば、フローｆ１，ｆ２の周波数がチャネルＢに設定されていた場合、自中継装置１００ｓは、自中継装置１００ｓから他中継装置１００Ｃへ送信する電波の周波数をチャネルＡに変更する。なお、このとき、自中継装置１００ｓは、他中継装置１００Ｂから他中継装置１００Ａに対して連鎖的に、それらの装置でフローｆ１に用いられる周波数をチャネルＢからチャネルＡに変更させてもよい。また、自中継装置１００ｓは、交差していないと判定したときには、送信する電波の指向性を、他中継装置１００Ｃに向かう方向に高める。

また、上記実施の形態１および２では、複数のフローが交差していれば周波数を調整し、交差していなければ指向性を調整したが、交差していない場合でも周波数を調整してもよい。

図１３Ｂは、複数のフローが交差していない場合でも周波数が調整される場合の一例を説明するための説明図である。

例えば、図１３Ｂに示すように、自中継装置１００ｓから他中継装置１００Ａおよび他中継装置１００Ｂを介して他中継装置１００Ｃにデータを流すフローｆ３と、他中継装置１００Ｄから他中継装置１００Ｅ、他中継装置１００Ｆおよび他中継装置１００Ｇを介して他中継装置１００Ｈにデータを流すフローｆ４とがある。

この場合、自中継装置１００ｓは、実施の形態１と同様に、フローｆ３，ｆ４を特定し、これらのフローｆ３，ｆ４と他中継装置１００Ａ〜１００Ｈの位置とに基づいて、自中継装置１００ｓと次ホップ（自中継装置１００ｓのフローｆ３に従った送信先である他中継装置１００Ａ）との間で、フローｆ３，ｆ４が交差しているか否かを判定する。ここで、例えば、自中継装置１００ｓが、交差していないと判定して、送信する電波の指向性を、次ホップである他中継装置１００Ａに向かう方向に高めても、図１３Ｂに示すように、他中継装置１００Ａまでの距離が長いために、他中継装置１００Ａに電波（チャネルＢ）が届かないことがある。つまり、フローが交差しているか否かに応じて周波数と指向性の調整を単純に切り替えると、その指向性の調整に破綻が生じることがある。そこで、自中継装置１００ｓは、交差していないと判定すると、さらに、自中継装置１００ｓから次ホップである他中継装置１００Ａまでの距離が閾値以上であるか否かを判別し、閾値以上であると判別すると、指向性を高めることなく、送信する電波の周波数を変更して電波の出力を上げる。例えば、自中継装置１００ｓは周波数をチャネルＢからチャネルＡに変更する。このとき、自中継装置１００ｓは、送信する電波（チャネルＡ）が他中継装置１００Ａまで届くように電波の出力を上げる。一方、自中継装置１００ｓは、その距離が閾値未満であると判別したときには、指向性を高める。これにより、フロー間の電波干渉を適切に抑制することができる。

なお、図１３Ａに示すように、各無線中継装置間の距離が比較的短い場合には、上述のような指向性の調整に破綻が生じることがなく、フローが交差しているか否かに応じて周波数と指向性の調整を単純に切り替えることで十分に効果がある。

また、本発明では、隣接する無線中継装置との位置関係を把握するために、定期的に無線中継装置間で位置情報を交換することを想定しているが、位置情報を交換するときには、電波の指向性を停止し、同報して位置情報を交換する。また、本発明により、有限の資源である周波数帯を有効に利用し、同時に複数の周波数を処理する機会が減るため、無線中継装置の構成の簡単化や処理量の削減を行うことが可能になる。

以上のように、本発明について実施の形態１および２を用いて説明したが、このような本発明は様々な用途に適用される。

図１４Ａ〜図１４Ｅは、本発明の用途を示す図である。

例えば、本発明の無線中継装置は、図１４Ａに示すように、監視システムに含まれる複数の監視カメラＣａのそれぞれに備えられる。具体的に、無線中継機能を有する監視カメラを街中に設置する際、障害物が多いという理由や、きめ細かな監視が必要という理由のために、複数の監視カメラを密集して設置しなければならない場合がある。

このため、電波干渉による輻輳などの影響によって監視カメラ間の伝送品質は低く、多くの監視カメラに備えられた無線中継装置の周波数や指向性を制御する必要がでてくる。そこで、本発明の無線中継装置を監視カメラに備えれば、監視カメラを設置後、自動的に監視カメラ自身が伝送品質劣化の原因を探索し、周波数や指向性を自動的に調整することで、高品質伝送を手間無く実現することが可能となる。

また、本発明の無線中継装置は、図１４Ｂに示すように、無線ＬＡＮに含まれる複数の基地局Ｂｓのそれぞれに備えられる。上述の監視カメラと同様、繁華街や構内で基地局を数多く設置する場合、本発明の無線中継装置をその基地局に備えることによって、無線ＬＡＮにおいても本発明の効果が十分に期待できる。

また、本発明の無線中継装置は、図１４Ｃに示すように、複数の携帯型のムービーカメラＭａのそれぞれに備えられる。具体的に、無線中継機能を有するムービーカメラを用いれば、運動会などのイベントで撮影された映像を各ムービーカメラ間で共有して記録することができる。

したがって、様々な視点での映像の撮影と記録が可能となる。つまり、各ムービーカメラは、様々な地点で撮影された映像を自らのムービーカメラに記録することで、運動会の様子を丸ごと記録することができる。

しかし、運動会などのイベントでは、数多くのムービーカメラが存在するため、電波干渉による輻輳などの影響によってムービーカメラ間の伝送品質は低く、その電波干渉による輻輳などの伝送状態に応じて周波数や指向性を制御する必要がある。加えて、ムービーカメラの位置は時間的に変化し、そのムービーカメラの数も増減するため、その都度、伝送状態に応じて周波数や指向性を制御する必要がある。

そこで、本発明の無線中継装置をムービーカメラに備えれば、ムービーカメラの位置や数が変化しても、その都度、自動的にムービーカメラ自身が伝送品質劣化の原因を探索し、周波数や指向性を自動的に調整することで、高品質伝送を手間無く実現することが可能となる。

また、このようなムービーカメラの代わりに、携帯電話に本発明の無線中継装置を備えてもよい。このような場合にも、上述と同様の効果を得ることができる。

また、本発明の無線中継装置は、図１４Ｄに示すように、災害時非常通信網に用いられる複数のファクシミリＦａのそれぞれに備えられる。具体的に、無線中継機能を有する各家庭のファクシミリは、災害などで電話回線が不通になった場合、連携して自動的にネットワークを構築することができる。

しかし、前述と同様、都心部では、数多くのファクシミリが密集して存在するため、電波干渉による輻輳などの影響によってファクシミリ間の伝送品質は低く、伝送状態に応じて周波数や指向性を制御する必要がある。

そこで、本発明の無線中継装置をファクシミリに備えれば、各ファクシミリが周波数や指向性を自動的に調整することで、高品質伝送を手間無く実現することが可能となる。また、このようなファクシミリの代わりに、携帯電話に本発明の無線中継装置を備えてもよい。このような場合にも、上述と同様の効果を得ることができる。

また、本発明の無線中継装置は、図１４Ｅに示すように、交通安全システムに用いられる複数の車載用画像表示装置のそれぞれに備えられる。この交通安全システムは、交差点付近にいる子供の飛び出しの状況を、交差点近くの車両に通知し、さらに、車車間通信を用いて後続の車両へ通知することで、子供の飛び出しによる事故や、それに起因する車両同士の衝突事故を防ぐ。この交通安全システムは、自ら位置を検出してその位置を示す位置情報を送信する携帯電話Ｋｅと、交差点に設置されてその交差点周辺の状況を撮影するインフラカメラＩｃと、上述の複数の車載用画像表示装置とから構成される。

携帯電話Ｋｅは、子供の飛び出し状況を検出するために、その子供に携帯される。携帯電話Ｋｅは、交差点のインフラカメラＩｃとの間で定期的に通信し、子供の位置を示す位置情報をインフラカメラＩｃへ送信する。インフラカメラＩｃは、交差点が赤信号にも関わらず、子供の位置が大幅に変化した場合や、予め定めた危険領域に子供が侵入した場合、交差点に接近している車両の車載用画像表示装置へ警報と映像を伝送する。

さらに、その警報および映像を受信した車載用画像表示装置は、後続の車両の車載用画像表示装置へ、その警報および映像を送信する。つまり、車載用画像表示装置は、車車間通信を用いて、警報と映像を転送する。

また、警報および映像を受信した車載用画像表示装置は、その画像を表示するとともに危険であることを運転手に報知する。これにより、安全支援が実現される。

しかし、都心部では車両が密集して存在する場合も多く、このような場合には、電波干渉による輻輳などの影響によって車載用画像表示装置間の伝送品質は低くなる。

したがって、その電波干渉による輻輳などの伝送状態に応じて周波数や指向性を制御する必要がある。

また、車両の位置や、車両同士の位置関係、車両の台数も増減するため、その都度、伝送状態に応じて周波数や指向性を制御する必要がある。

そこで、本発明の無線中継装置を車載用画像表示装置に備えれば、車載用画像表示装置の位置や数が変化しても、その都度、自動的に車載用画像表示装置自身が伝送品質劣化の原因を探索し、周波数や指向性を自動的に調整することで、高品質伝送を手間無く実現することが可能となる。

また、本発明の無線中継装置は、このような安全支援を行う車載用画像表示装置に適用されるだけではなく、渋滞時に、渋滞の先頭にいる車両の車載カメラにより得られた、その先頭の様子を示す映像を受信して表示するとともに、後続の車両にその映像を送信する車載用画像表示装置や、走行中に車車間で各自の映像コンテンツを共有して表示する車載用画像表示装置にも、適用可能である。

また、本発明にかかる無線中継装置および無線中継方法は、アドホックネットワークを用いた映像、音声、テキストなどのデータの高品質伝送を実現することができるという効果を奏し、例えば、宅内のモニタリングやタウンモニタリング、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）などへの利用が可能である。

また、映像や音声、テキストだけではなく、静止画や音楽などの様々なデータを中継する装置やネットワークに適用することが可能である。

また、上記実施の形態１および２では、無線中継装置（自中継装置）は、他の無線中継装置（他中継装置）との間で中継制御を行ったが、他の無線中継装置ではなく、受信端末または送信端末との間で中継制御を行ってもよい。つまり、本発明にかかる無線中継装置の中継制御の対象となる機器は、他の無線中継装置に限らず、受信端末または送信端末であってもよい。

本発明にかかる無線中継装置および無線中継方法は、無線によるネットワーク構成が動的に変更可能なネットワークに含まれる無線中継装置および無線中継方法に利用可能である。

１００ 無線中継装置
１０１ データリンク通信部
１０２ 中継データ記憶部
１０３ 送信流量調整部
１０４ 輻輳状態判定部
１０５ データフロー判定部
１０６ 伝送パラメータ調整部
１０６ａ 周波数調整部
１０６ｂ 指向性調整部
１０７ 位置情報検出部
１０８ 位置情報収集部
１０９ ルーティング処理部
１１０ 無線制御部

Claims (12)

1. 無線により通信する複数の通信装置のうちの少なくとも２つの通信装置間で送受信されるデータを中継する無線中継装置であって、
   前記データを無線により送受信する通信手段と、
   前記無線中継装置において電波に基づく通信障害が有るときに、前記無線中継装置において複数のフローが交差しているか否かを判定するデータフロー判定手段と、
   前記通信手段および前記複数の通信装置のうちの少なくとも１つで扱われる無線の複数種の伝送特性のうち、前記データフロー判定手段による判定の結果に応じた種類の伝送特性を調整する調整手段と、
   を備える無線中継装置。
2. 前記調整手段は、
   前記データフロー判定手段により、複数のフローの交差が有ると判定された場合、前記通信手段の周波数と、一方の前記フロー上にある通信装置の周波数とをそれぞれ前記伝送特性として調整することで、交差しているフローのうちの一方のフローに用いられる周波数と、他方のフローに用いられる周波数と、が異なる周波数に調整される、
   請求項１記載の無線中継装置。
3. 前記無線中継装置は、さらに、
   前記無線中継装置において電波干渉による通信障害が生じているか否かを判定する通信障害判定手段を備え、
   前記データフロー判定手段は、前記通信障害判定手段により通信障害があると判定されたときに、前記通信手段によって送受信されているデータのフローを特定することで、前記無線中継装置において複数のフローが交差しているか否かを判定する
   請求項１記載の無線中継装置。
4. 前記調整手段は、
   前記データフロー判定手段により交差していないと判定された場合、前記通信手段の電波の指向性を前記伝送特性として高めることで、
   前記通信手段によって送信または受信されるデータを搬送する電波の方向が、特定された前記フローに沿った方向に制限される、
   請求項３記載の無線中継装置。
5. 前記調整手段は、
   前記通信手段の電波の指向性を高めることで、
   前記通信手段によって受けることが可能な電波の向きが、特定された前記フロー上にある送信元の通信装置側に制限される、
   請求項４記載の無線中継装置。
6. 前記調整手段は、
   前記データフロー判定手段により交差していないと判定された場合、前記無線中継装置の周辺にある通信装置から出力される電波の指向性を前記伝送特性として高めることで、
   特定された前記フロー上にある通信装置以外の、前記無線中継装置の周辺にある送信元の通信装置から出力される電波の向きが、送信先の他の通信装置側に制限される、
   請求項３記載の無線中継装置。
7. 前記無線中継装置は、さらに、
   前記データフロー判定手段により特定されたフロー上にある通信装置の位置を取得する位置取得手段を備え、
   前記調整手段は、
   前記通信手段の電波の指向性を高めることで、
   前記位置取得手段により取得された前記通信装置の位置と、前記無線中継装置の位置とを結ぶ方向に前記電波の方向が制限される、
   請求項４記載の無線中継装置。
8. 前記データフロー判定手段は、
   前記通信手段によって受信されたデータに含まれる、前記データの送信元および宛先を示す情報に基づいて、前記データのフローを特定する
   請求項３記載の無線中継装置。
9. 前記無線中継装置は、さらに、
   データを中継するための経路を示す経路情報を作成するルーティング処理手段を備え、
   前記データフロー判定手段は、前記経路情報を参照して前記データのフローを特定する
   請求項３記載の無線中継装置。
10. 前記通信手段は、さらに、前記無線中継装置によって中継されないデータを受信し、
    前記データフロー判定手段は、さらに、
    前記通信手段によって受信された、中継されないデータに含まれる、前記データの送信元および宛先を示す情報に基づいて、前記無線中継装置を除く前記複数の通信装置間で送受信されるデータのフローを特定する
    請求項３記載の無線中継装置。
11. 無線により通信する複数の通信装置のうちの少なくとも２つの通信装置間で送受信されるデータを中継装置が中継する無線中継方法であって、
    前記中継装置が前記データを無線により受信して送信する通信ステップと、
    前記中継装置において電波に基づく通信障害が生じたときに、前記中継装置において複数のフローが交差しているか否かを判定するデータフロー判定ステップと、
    前記中継装置および前記複数の通信装置のうちの少なくとも１つで扱われる無線の複数種の伝送特性のうち、前記データフロー判定ステップでの判定の結果に応じた種類の伝送特性を調整する調整ステップと
    を含む、無線中継方法。
12. 無線により通信する複数の通信装置のうちの少なくとも２つの通信装置間で送受信されるデータを中継装置が中継するためのプログラムであって、
    前記中継装置が前記データを無線により受信して送信する通信ステップと、
    前記中継装置において電波に基づく通信障害が生じたときに、前記中継装置において複数のフローが交差しているか否かを判定するデータフロー判定ステップと、
    前記中継装置および前記複数の通信装置のうちの少なくとも１つで扱われる無線の複数種の伝送特性のうち、前記データフロー判定ステップでの判定の結果に応じた種類の伝送特性を調整する調整ステップと
    を前記中継装置のコンピュータに実行させる、プログラム。

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