JP5523786B2 - 無線通信システム及び無線機 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム及び無線機に関する。

例えば、特許文献１は、無線局において、等化手段が他の無線局から受信された信号を等化し等化誤差を検出し、品質判定手段が等化誤差に基づいて前記他の無線局との間の通信路の品質に関する判定を行い、通信経路決定手段が自局から１つ以上の他の無線局を中継させて宛先となる別の無線局までの通信経路を決定する無線通信システムを開示する。

特開２００８−２５８７０２号公報

本発明は、上述した背景からなされたものであり、通信回線に応じて制御信号の送信時間間隔を調整できる無線機及びこの無線機を複数有する無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信システムは、複数の無線機から構成され、１つ以上の無線機を経由して情報を通信する無線通信システムであって、前記複数の無線機それぞれは、この無線機と通信可能な他の無線機それぞれとの距離を算出する距離算出手段と、前記他の無線機との回線状況を示すパラメータを取得する回線状況取得手段と、前記算出された距離と前記取得されたパラメータとに基づいて、情報通信の経路を制御するための制御信号を前記他の無線機に送信する時間間隔を設定する時間間隔設定手段と、前記設定された時間間隔で前記制御信号を前記他の無線機それぞれに対して送信する制御信号送信手段とを有する。

また、本発明に係る無線機は、１つ以上の他の無線機を経由して情報を通信する無線機であって、この無線機と通信可能な他の無線機それぞれとの距離を算出する距離算出手段と、前記他の無線機との回線状況を示すパラメータを取得する回線状況取得手段と、前記算出された距離と前記取得されたパラメータとに基づいて、情報通信の経路を制御するための制御信号を前記他の無線機に送信する時間間隔を設定する時間間隔設定手段と、前記設定された時間間隔で前記制御信号を前記他の無線機それぞれに対して送信する制御信号送信手段とを有する。

本発明に係る無線機及び無線通信システムによれば、通信回線に応じて制御信号の送信時間間隔を調整できる。

第１の実施形態にかかる無線通信システムを示す図である。 無線通信システム内の各無線機が通信を行う前に経路制御メッセージを互いに送受信する処理を示すシーケンス図である。 無線機が他の無線機からＨｅｌｌｏメッセージを受信してからＨｅｌｌｏメッセージを送信するまでの処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態にかかる無線機のハードウェア構成を示す図である。 第２の実施形態にかかる無線機において動作する無線通信プログラムを示す図である。 送信時間間隔算出部が送信時間間隔を算出するために備えるチャートである。 第２の実施形態にかかる無線機が送信時間間隔を更新する処理を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
まず、第１の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態にかかる無線通信システム１を示す図である。
無線通信システム１は、無線機１００−１〜１００−３から構成される。
なお、以下、無線機１００−１〜１００−３など、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に無線機１００などと略記することがある。
また、以下、無線機１００−１の識別子を＃１として無線機１００−１を「無線機＃１」と称し、無線機１００−２の識別子を＃２として無線機１００−２を「無線機＃２」と称し、無線機１００−３の識別子を＃３として無線機１００−３を「無線機＃３」と称することがある。
また、以下、無線機１００など、通信システムにおいて情報処理および通信の主体となりうる装置を、ノードと総称することがある。

無線通信システム１において、通信エリアＡ内に無線機１００−１および無線機１００−２が存在し、通信エリアＢ内に無線機１００−２および無線機１００−３が存在している。
各無線機１００は、各通信エリア内においては直接通信できるが、通信エリア外の無線機１００と直接通信することはできない。
例えば、図１の例では、無線機１００−１は無線機１００−３と直接通信できない。

ここで、無線通信システム１は、無線機１００−１〜１００−３によってアドホックネットワークを構築している。
つまり、例えば、無線機１００−１は、通信エリアＡ及びＢの両方に存在する無線機１００−２を介して、無線機１００−３と通信することが可能である。
なお、以下、同じ通信エリアに存在する無線機を、隣接ノードと称することがある。

また、無線通信システム１は、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコルに準拠したネットワークを構築している。
ＯＬＳＲプロトコルは、プロアクティブ（Proactive）型のルーティングプロトコルであって、図２を用いて後述するように、通信に先立って各無線機１００がＨｅｌｌｏメッセージまたはＴＣ（Topology Control）メッセージなどの経路制御メッセージを送受信することによって、通信前に通信経路（リンク）を構築する。
このように、ＯＬＳＲプロトコルに準拠したアドホックネットワークにおいては、経路が通信を行なう前に確定されているため、いつでも直ちに通信を開始することができる。

ここで、Ｈｅｌｌｏメッセージとは、各無線機１００の持つ情報の配信を目的として、定期的（例えば２秒ごと）に送信される経路制御メッセージ（制御信号）である。
このＨｅｌｌｏメッセージは、各無線機１００から、通信可能な全ての他の無線機１００に対して一斉に送信（フラッディング）される。
無線機１００は、このＨｅｌｌｏメッセージを他の無線機１００から受信することによって、自身の周辺情報の収集を行って他の無線機１００との論理接続を構築し、複数の他の無線機１００の中からＭＰＲ（multipoint relay）と呼ばれる中継ノードを決定する。
このＭＰＲの決定により、経路制御メッセージのフラッディングが効率的に行われるようになる。
また、ＭＰＲの決定は、各無線機１００が有するWillingnessと呼ばれる指標に基づいてなされ、Willingnessの値が高いほどＭＰＲとして選択されやすくなる。

また、ＴＣメッセージとは、ＭＰＲとして選択された中継ノード（図１の例では無線機１００−２）が定期的に送信する経路制御メッセージであり、このＴＣメッセージを送信した中継ノードと、この中継ノードをＭＰＲとして選択している無線機１００の集合（ＭＰＲセレクタ集合）とのリンクに関する情報（トポロジ情報）を含む。
ＴＣメッセージを受信した各無線機１００は、トポロジ情報に基づいて任意の無線機１００間の経路を計算し、計算結果に基づいて経路表を作成する。
これらの経路制御メッセージによって、各無線機１００は、アドホックネットワークを構築した無線通信システム１内の全ての無線機１００と通信を行うことができる。

図２は、無線通信システム１内の各無線機１００が通信を行う前に経路制御メッセージを互いに送受信する処理（Ｓ１０）を示すシーケンス図である。
ここで、各無線機１００は、以下の各ステップにおいて、自身の送信周期（送信時間間隔：例えば３０秒）に従って経路制御メッセージを送信する。
ステップ１００（Ｓ１００）において、無線機１００−２は、無線機１００−１，１００−３に対して、Ｈｅｌｌｏメッセージを送信する。
ここで、本ステップにおいては、初期段階であるためリンク状態は不明である。したがって、このＨｅｌｌｏメッセージは、無線機１００−２のアドレス（識別子＃２）を含む「ＵＮＳＰＥＣ＿ＬＩＮＫ」タイプである。

ステップ１０２−１（Ｓ１０２−１）において、無線機１００−１は、Ｈｅｌｌｏメッセージ（ＵＮＳＰＥＣ＿ＬＩＮＫ）を受信すると、無線機１００−２から無線機１００−１へのリンクが構築されたことを確認する。
同様に、ステップ１０２−２（Ｓ１０２−２）において、無線機１００−３は、Ｈｅｌｌｏメッセージ（ＵＮＳＰＥＣ＿ＬＩＮＫ）を受信すると、無線機１００−２から無線機１００−３へのリンクが構築されたことを確認する。

ステップ１０４−１（Ｓ１０４−１）において、無線機１００−１は、無線機１００−２に対して、Ｈｅｌｌｏメッセージを送信する。
ここで、本ステップにおいては、双方向のリンクであるか否かが不明であるため、このＨｅｌｌｏメッセージは、片方向（非対称）リンクを示す「ＡＳＹＭ＿ＬＩＮＫ」タイプであって、無線機１００−２（＃２）から無線機１００−１（＃１）へのリンクを示す情報を含む。
同様に、ステップ１０４−２（Ｓ１０４−２）において、無線機１００−３は、無線機１００−２に対して、無線機１００−２（＃２）から無線機１００−３（＃３）へのリンクを示す情報を含むＨｅｌｌｏメッセージ（ＡＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を送信する。

ステップ１０６−１（Ｓ１０６−１）において、無線機１００−２は、無線機１００−１からＨｅｌｌｏメッセージ（ＡＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を受信すると、無線機１００−２によって送信されたＨｅｌｌｏメッセージ（ＵＮＳＰＥＣ＿ＬＩＮＫ）が無線機１００−１によって受信されたことを確認できる。
さらに、無線機１００−２は、無線機１００−１からのＨｅｌｌｏメッセージを受信できたことから、無線機１００−２と無線機１００−１との双方向のリンクが構築されたことを確認する。
同様に、ステップ１０６−２（Ｓ１０６−２）において、無線機１００−２は、無線機１００−３からＨｅｌｌｏメッセージ（ＡＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を受信すると、無線機１００−２によって送信されたＨｅｌｌｏメッセージ（ＵＮＳＰＥＣ＿ＬＩＮＫ）が無線機１００−３によって受信されたことを確認できる。
さらに、無線機１００−２は、無線機１００−３からのＨｅｌｌｏメッセージを受信できたことから、無線機１００−２と無線機１００−３との双方向のリンクが構築されたことを確認する。

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、無線機１００−２は、無線機１００−１，１００−３に対して、双方向（対称）リンクタイプであるＨｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を送信する。
このＨｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）は、それぞれ、無線機１００−２と無線機１００−１との双方向リンクを示す情報、および、無線機１００−２と無線機１００−３との双方向リンクを示す情報を含む。

ステップ１１０−１（Ｓ１１０−１）において、無線機１００−１は、Ｈｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を受信すると、無線機１００−２と無線機１００−１との間に双方向リンクが構築されたこと、および、無線機１００−２と無線機１００−３との間に双方向リンクが構築されたことを確認する。
同様に、ステップ１１０−２（Ｓ１１０−２）において、無線機１００−３は、Ｈｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を受信すると、無線機１００−２と無線機１００−１との間に双方向リンクが構築されたこと、および、無線機１００−２と無線機１００−３との間に双方向リンクが構築されたことを確認する。

ステップ１１２−１（Ｓ１１２−１）において、無線機１００−１は、無線機１００−２に対して、Ｈｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を送信する。
このＨｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）は、無線機１００−２と無線機１００−１との双方向リンクを示す情報、無線機１００−２の次の隣接ノード（ＮＥＸＴＨＯＰ）として無線機１００−３が選択されたことを示す情報（ＮＥＸＴＨＯＰ：＃３）、および、ＭＰＲとして無線機１００−２が選択されたことを示す情報（ＭＰＲ：＃２）を含む。
同様に、ステップ１１２−２（Ｓ１１２−２）において、無線機１００−３は、無線機１００−２に対して、Ｈｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）を送信する。
このＨｅｌｌｏメッセージ（ＳＹＭ＿ＬＩＮＫ）は、無線機１００−２と無線機１００−３との双方向リンクを示す情報、無線機１００−２の次の隣接ノード（ＮＥＸＴＨＯＰ）として無線機１００−１が選択されたことを示す情報（ＮＥＸＴＨＯＰ：＃１）、および、ＭＰＲとして無線機１００−２が選択されたことを示す情報（ＭＰＲ：＃２）を含む。

なお、図２に示した各処理の順序などは、適宜、変更しても構わない。
このことは、以下に示すフローチャート、シーケンス等についても同様である。

ステップ１１４（Ｓ１１４）において、無線機１００−１，１００−３からＭＰＲとして選択された無線機１００−２は、無線機１００−１，１００−３に対して、ＴＣメッセージを送信する。
このＴＣメッセージは、無線機１００−２と無線機１００−１との間で双方向リンクが構築されていることを示すトポロジ情報、および、無線機１００−２と無線機１００−３との間で双方向リンクが構築されていることを示すトポロジ情報を含む。
ステップ１１６−１（Ｓ１１６−１）において、無線機１００−１は、受信したＴＣメッセージに基づいて、無線機１００−３との間の経路を計算し、計算結果に基づいて経路表を作成する。
同様に、ステップ１１６−２（Ｓ１１６−２）において、無線機１００−３は、受信したＴＣメッセージに基づいて、無線機１００−１との間の経路を計算し、計算結果に基づいて経路表を作成する。

ステップ１２０−１（Ｓ１２０−１）において、無線機１００−１は、作成された経路表に基づいて、無線機１００−２を介して無線機１００−３に対してデータを送信する。
同様に、ステップ１２０−２（Ｓ１２０−２）において、無線機１００−３は、作成された経路表に基づいて、無線機１００−２を介して無線機１００−１に対してデータを送信する。

図３は、無線機１００が他の無線機１００からＨｅｌｌｏメッセージを受信してからＨｅｌｌｏメッセージを送信するまでの処理（Ｓ２０）を示すフローチャートである。
図３において、無線機１００−１が無線機１００−２からＨｅｌｌｏメッセージを受信した場合について例示されている。

ステップ２０２（Ｓ２０２）において、無線機１００−１が起動され、ＯＬＳＲプロトコルに準拠したアドホック通信のためのソフトウェアが起動される。
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、無線機１００−１は、経路制御メッセージを送信する時間間隔に関する情報（送信時間間隔情報）を、データベースから読み込む。
ステップ２０６（Ｓ２０６）において、無線機１００−１は、無線機１００−２からＨｅｌｌｏメッセージを受信する。
ステップ２０８（Ｓ２０８）において、無線機１００−１は、無線機１００−２からのＨｅｌｌｏメッセージを解析する。

ステップ２１０（Ｓ２１０）において、無線機１００−１は、Ｈｅｌｌｏメッセージの内容がＵＮＳＰＥＣ＿ＬＩＮＫであるか否かを判断し、そうであれば処理はＳ２１２に進み、そうでなければ処理はＳ２１４に進む。
ステップ２１２（Ｓ２１２）において、無線機１００−１は、無線機１００−２とのリンク状態をＡＳＹＭ＿ＬＩＮＫに更新する。
ステップ２１４（Ｓ２１４）において、無線機１００−１は、無線機１００−２とのリンク状態をＳＹＭ＿ＬＩＮＫに更新する。
ステップ２１６（Ｓ２１６）において、無線機１００−１は、無線機１００−２に送信するＨｅｌｌｏメッセージに、上述のリンク状態を示す情報を追加する。

ステップ２２０（Ｓ２２０）において、無線機１００−１は、Ｓ２０４で読み込んだ送信時間間隔情報に基づいて、送信待ち時間が０秒になったか否かを判断し、０秒となった場合はＳ２２２に進み、送信待ち時間が経過していない場合はＳ２０６に戻る（またはＳ２２０を繰り返してもよい）。
ステップ２２２（Ｓ２２２）において、無線機１００−１は、Ｈｅｌｌｏメッセージを無線機１００−２に対して送信する。
ステップ２２４（Ｓ２２４）において、無線機１００−１は、通信を終了するか否かを判断し、通信を継続する場合はＳ２０６に戻り、終了する場合は処理を終了する。

第１の実施形態においては、上述のように、無線機１００は、経路制御メッセージの送信時間間隔情報を、データベースから読み込んでいる。
このデータベースには、予め実験等で算出された最適な時間間隔に関する情報が格納されており、この時間間隔は常に一定である。
したがって、無線機１００は、他の無線機１００が遠距離で移動することによって通信回線が頻繁に変化する場合と、他の無線機１００が近距離に存在しておりほぼ静止しているため通信回線が安定している場合とで、同じ時間間隔で経路制御メッセージを送信する。

ここで、通信回線が安定している場合は、他の無線機１００とのリンク状態は変化しないので、リンク状態を確認するための経路制御メッセージを頻繁に送信することは必要ない。
また、経路制御メッセージの送信によって、無線機１００の処理能力および通信回線のスループットは低下する。
したがって、不必要な経路制御メッセージの送信のために、無線機１００の処理能力および通信回線のスループットが低下してしまい、ネットワーク間でデータの送受信が効率よく行われないという問題がある。
以下に説明する無線機２は、上記の問題を解消するように構成されている。

［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態を説明する。

図４は、第２の実施形態にかかる無線機２のハードウェア構成を示す図である。
なお、本実施形態の無線通信システムは、上記で説明した第１の実施形態にかかる無線通信システム１において、無線機１００−１〜１００−３を無線機２−１〜２−３に置き換えた構成となっている。

図４に示すように、無線機２は、アンテナ２００、送受信回路２０２、ＡＤ／ＤＡ変換部２０４、変復調部２０６、メディアアクセスコントロール部２０９、入出力部２１０、制御部２１２、記憶部２１４および電源部２１６から構成されている。
また記憶部２１４は、アプリケーション部２０８を含む。
なお、以下、送受信回路２０２等、無線機２を構成する各部分を、各構成部分と総称することがある。
また、図４に示した無線機２の各構成部分の機能は、ソフトウェアで構成されるようにしてもよい。

送受信回路２０２は、アンテナ２００を介して他のノードから受信した高周波に対して必要な処理を行い、ＡＤ／ＤＡ変換部２０４に対して出力する。
また、送受信回路２０２は、ＡＤ／ＤＡ変換部２０４からのアナログ信号に対して周波数変換および増幅等の処理を行う。
さらに、送受信回路２０２は、上述した処理を施した信号を、アンテナ２００を介して他のノードに対して送信する。
ＡＤ／ＤＡ変換部２０４は、送受信回路２０２からのアナログ信号をディジタル信号に変換し、変復調部２０６に対して出力する。
また、ＡＤ／ＤＡ変換部２０４は、変復調部２０６からのディジタル信号をアナログ信号に変換し、送受信回路２０２に対して出力する。

変復調部２０６は、ＡＤ／ＤＡ変換部２０４からのディジタル信号に対して復調処理を行い、ディジタル信号に含まれていた情報を取り出す。
さらに、変復調部２０６は、取り出した情報をメディアアクセスコントロール部２０９に対して出力する。
また、変復調部２０６は、メディアアクセスコントロール部２０９からの情報に対して、他のノードへ送信するために必要な変調処理を行う。
さらに、変復調部２０６は、変調処理を施されたディジタル信号をＡＤ／ＤＡ変換部２０４に対して出力する。

メディアアクセスコントロール部２０９は、無線アクセス等のデータ伝送制御を行う。
制御部２１２は、例えばＣＰＵなどの演算装置であって、無線機２の各構成部分の制御を行う。
また、制御部２１２は、アプリケーション部２０８からの情報に基づいて、所定の処理を行う。
また、制御部２１２は、電源部２１６を制御することによって、制御部２１２以外の各構成部分の電源制御を行う。
さらに、制御部２１２は、記憶部２１４に格納されたプログラムを実行する。

記憶部２１４は、メモリまたは記憶媒体等であって、入出力部２１０で生成した情報および他のノードからの情報を格納する。
また、記憶部２１４は、無線機２の各機能を実現するために必要なプログラムを格納し、各構成部分からの要求に応じて対応するプログラムを出力する。
アプリケーション部２０８は、制御部２１２によって実行されるプログラムであって、入出力部２１０と他の構成部分との間で情報処理を行うためのインタフェース変換を行う。

つまり、アプリケーション部２０８は、アンテナ２００および送受信回路２０２を介して受信された情報と、各構成部分からの情報とを、ユーザが識別できるように文字情報、画像情報または音声情報等に変換し、制御部２１２の制御によって入出力部２１０に対して出力する。
また、アプリケーション部２０８は、入出力部２１０からの文字情報、画像情報または音声情報等を、各構成部分がその情報を処理し、あるいは他のノードに対してアンテナ２００を介して送信できるように変換し、変復調部２０６等の各構成部分に対して出力する。
さらに、アプリケーション部２０８は、各構成部分から受け入れた情報を記憶部２１４に格納し、または必要な情報を記憶部２１４から読み出す。
また、アプリケーション部２０８は、ルーティング制御およびデータの送信間隔の調整等の処理を行うようにしてもよい。

入出力部２１０は、ユーザインタフェースを含み、例えば、スピーカ、マイク、ディスプレイ、キーボードなどを含み、外部デバイスとデータを入出力するＵＳＢポートおよびＬＡＮ接続ポートなどを含んでもよい。
入出力部２１０は、マイクまたはキーボード等の入力デバイスによって入力された情報と、外部デバイス等から入力された情報とを、アプリケーション部２０８に対して出力する。
また、入出力部２１０は、アプリケーション部２０８からの情報を、スピーカまたはディスプレイ等の出力デバイスに出力する。

電源部２１６は、制御部２１２の制御に応じて、無線機２の各構成部分の電源供給を行う。

図５は、第２の実施形態にかかる無線機２において動作する無線通信プログラム３０を示す図である。
図５に示すように、無線通信プログラム３０は、通信処理部３００、送信時間間隔情報格納部３０２、トポロジ情報格納部３０４、リンク状態情報格納部３０６、経路制御メッセージ生成処理部３１０、経路制御メッセージ送受信部３１２、経路制御メッセージ解析部３２２、トポロジ情報解析部３２４、伝搬遅延時間算出部３３０、推定距離算出部３３２、回線状況取得部３３４および送信時間間隔算出部３３６から構成される。
無線通信プログラム３０は、たとえば、記憶部２１４に格納され、制御部２１２等によって実行される。
つまり、無線通信プログラム３０は、無線機２のハードウェア資源を具体的に利用して実行される。

無線通信プログラム３０において、通信処理部３００は、無線ネットワークを介して、他の無線機２との間で通信を行うために必要な処理を行う。
送信時間間隔情報格納部３０２は、送信時間間隔情報を格納する。
トポロジ情報格納部３０４は、トポロジ情報を格納し、経路表を管理する。
トポロジ情報とは、無線機２−１〜２−３のネットワーク構成を示す情報であって、どの無線機２同士が接続されているかを示す情報である。
リンク状態情報格納部３０６は、自身の無線機２と他の無線機２とのリンク状態に関する情報（リンク状態情報）を格納する。
さらに、リンク状態情報格納部３０６は、ルーティング情報を格納する。
このルーティング情報は、トポロジ情報に基づいて算出される宛先に送信すするデータの最短経路を示す情報であり、宛先およびゲートウェイの識別子と、ネットワークの識別子と、経路の重み付け情報と、データを送信するためのインタフェース情報とを含む。
なお、これらのリンク状態情報とルーティング情報とは、別の構成要素に格納されるようにしてもよい。

経路制御メッセージ生成処理部３１０は、送信時間間隔情報格納部３０２から送信時間間隔情報を取得し、トポロジ情報格納部３０４からトポロジ情報を取得し、リンク状態情報格納部３０６からリンク状態情報を取得する。
さらに、経路制御メッセージ生成処理部３１０は、取得した送信時間間隔情報、トポロジ情報およびリンク状態情報に基づいて、経路制御メッセージを生成し、経路制御メッセージ送受信部３１２に対して出力する。

経路制御メッセージ送受信部３１２は、送信時間間隔情報格納部３０２に格納された送信時間間隔情報に対応する送信時間間隔で、他の無線機２に対して、経路制御メッセージを送信（フラッディング）する。
また、経路制御メッセージ送受信部３１２は、他の無線機２からの経路制御メッセージを受信し、受信した経路制御メッセージがＨｅｌｌｏメッセージである場合は経路制御メッセージ解析部３２２に対して出力し、ＴＣメッセージである場合はトポロジ情報解析部３２４に対して出力する。
経路制御メッセージ解析部３２２は、Ｈｅｌｌｏメッセージを解析し、Ｈｅｌｌｏメッセージを送信した無線機２とのリンク状態を取得して、その無線機２に関するリンク状態情報をリンク状態情報格納部３０６に格納する。
トポロジ情報解析部３２４は、ＴＣメッセージに含まれるトポロジ情報を解析して、他の無線機２との間の経路表を作成する。

伝搬遅延時間算出部３３０は、送受信回路２０２が送信したメールなどのデータに対するＡＣＫ信号（肯定応答信号）を、このデータの送信先である無線機２から受信し、ＡＣＫ信号を受信した時刻を取得する。
また、伝搬遅延時間算出部３３０は、データを送信した時刻から、ＡＣＫ信号を受信した時刻までの時間、つまり、自身の無線機２とデータ送信先である無線機２との間における信号の往復時間（伝搬遅延時間）を算出する。

推定距離算出部３３２は、伝搬遅延時間算出部３３０によって算出された伝搬遅延時間に基づいて、自身の無線機２とデータ送信先である無線機２との間の推定距離を、例えば以下の式（１）に基づいて算出する。
（１）推定距離［ｍ］＝（「伝搬遅延時間［μsec］」−「データフレーム長［μsec］」−「ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）時間［μsec］」−「最短フレーム送信間隔（ＳＩＦＳ：short interframe space)［μsec］」−「ＡＣＫフレーム長［μsec］」）×（３．０×１０²［ｍ／μsec］）／２
なお、伝搬遅延時間算出部３３０による伝搬遅延時間の算出、および推定距離算出部３３２による推定距離の算出は、無線機２がデータを送信するごとに行われる。

回線状況取得部３３４は、他の無線機２との間の通信における変調方式のパラメータを取得する。
このパラメータは、どの変調方式で通信が行われているか等を示す。
また、回線状況取得部３３４は、適応変調等によって変調方式が変更された場合等に、変調方式のパラメータを取得するようにしてもよい。

送信時間間隔算出部３３６は、推定距離算出部３３２によって算出された無線機２間の推定距離と、回線状況取得部３３４によって取得された変調方式のパラメータとに基づいて、経路制御メッセージの送信時間間隔を算出する。
また、送信時間間隔算出部３３６は、算出した送信時間間隔に基づいて、送信時間間隔情報格納部３０２に格納された送信時間間隔情報を更新する。
例えば、送信時間間隔算出部３３６は、定期的に（例えば３０秒ごとに）送信時間間隔を算出するようにしてもよい。
また、送信時間間隔算出部３３６は、ユーザによる入出力部２１０の操作によって、変調方式のパラメータ等に対する重み付けを、適宜、修正するようにしてもよい。

送信時間間隔算出部３３６は、例えば、以下のように、送信時間間隔を算出する。
図６は、送信時間間隔算出部３３６が送信時間間隔を算出するために備えるチャートであり、（Ａ）は通信品質管理テーブルを例示し、（Ｂ）は無線機間距離と時間間隔との対応を示すグラフを例示する。
この通信品質管理テーブルは、伝搬遅延時間算出部３３０および回線状況取得部３３４の各処理がなされるごとに、更新される。

図６（Ａ）において、無線機２−２（無線機＃２）の通信品質管理テーブルが例示されている。
無線機２−２の隣接ノードは無線機２−１（無線機＃１）および無線機２−３（無線機＃３）なので、各無線機２−１，２−３ごとにテーブルが作成される。
図６（Ａ）の例では、無線機２−２と無線機２−１との間の現在の距離が２ｋｍ、３０秒前の距離が１ｋｍであり、無線機２−２と無線機２−１との間の通信の変調方式がＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）であることが示されている。
送信時間間隔算出部３３６は、これらの情報から、図６（Ｂ）に示すグラフを用いて、送信時間間隔を２０秒と算出する。

同様に、図６（Ａ）の例では、無線機２−２と無線機２−３との間の現在の距離が３ｋｍ、３０秒前の距離が３ｋｍであり、無線機２−２と無線機２−３との間の通信の変調方式が１６ＱＡＭ（Qquadrature Amplitude Modulation）であることが示されている。
送信時間間隔算出部３３６は、これらの情報から、図６（Ｂ）に示すグラフを用いて、送信時間間隔を１６秒と算出する。
そして、各無線機についての送信時間間隔のうち、間隔の最も短いものが採用される。
図６の例では、時間間隔の短いのは１６秒であるので、無線機２−２が経路制御メッセージを無線機２−１，２−３に対して一斉送信する時間間隔は、１６秒と設定される。

なお、図６（Ｂ）のグラフの傾きは、ユーザの操作によって、適宜、変更することができる。
また、図６（Ｂ）においては、無線機間距離から送信時間間隔を算出するように構成された例を示したが、３０秒前（前回）の距離と現在の距離との差分、あるいは、この差分と無線機間距離との双方に基づいて、送信時間間隔の増減を算出するようにしてもよい。
差分を算出すれば、無線機間距離の変化方向と変化量とが分かるため、今後の通信品質の変動を予測して最適な送信時間間隔を設定することができる。
例えば、距離が増大する方向に変化しており、かつ、その変化量が大きい場合には、変化量が小さい場合に比して、送信時間間隔の減少量が大きくなるように制御される。
逆に、距離が減少する方向に変化している場合には、変化量が大きくなるほど送信時間間隔の増加量が大きくなるように制御される。

図７は、第２の実施形態にかかる無線機２が送信時間間隔を更新する処理（Ｓ３０）を示すフローチャートである。
なお、図７において、図３と実質的に同じ処理を示すステップについては、同じ符号が付されている。
また、図７において、無線機２−１が無線機２−２からＨｅｌｌｏメッセージを受信した場合について例示されているが、図７に示す処理は、無線機２がＭＰＲとして選択されたか否かに関係なく、アドホックネットワーク内の全ての無線機２が行う。

ステップ３０２（Ｓ３０２）において、無線機２の伝搬遅延時間算出部３３０は、他の無線機２からＡＣＫを受信し、伝搬遅延時間を算出する。
ステップ３０４（Ｓ３０４）において、無線機２の推定距離算出部３３２は、算出された伝搬遅延時間に基づいて、自身の無線機２とデータ送信先である無線機２との間の推定距離を算出する。
ステップ３０６（Ｓ３０６）において、無線機２の回線状況取得部３３４は、回線状況を示す変調方式のパラメータを取得する
ステップ３０８（Ｓ３０８）において、送信時間間隔算出部３３６は、無線機２間の推定距離と、変調方式のパラメータとに基づいて、経路制御メッセージの送信時間間隔を算出する。

ステップ３１０（Ｓ３１０）において、送信時間間隔算出部３３６は、送信時間間隔情報格納部３０２に格納された送信時間間隔情報に対応する送信時間間隔（間隔Ａ）と算出された送信時間間隔（間隔Ｂ）とを比較し、間隔Ｂが間隔Ａよりも大きいか否かを判断する。
間隔Ｂが間隔Ａよりも大きい場合、処理はＳ３１２に進み、そうでない場合、処理はＳ２２４に進む。
つまり、送信時間間隔の初期値である間隔Ａが最小時間間隔となる。これは、隣接ノードとの距離が不明である立ち上がり時の経路構築を保証するため、初期値が充分に小さい値に設定されているためである。
ステップ３１２（Ｓ３１２）において、送信時間間隔算出部３３６は、送信時間間隔情報格納部３０２に格納された送信時間間隔情報を、算出された送信時間間隔（間隔Ｂ）に基づいて更新する。
なお、送信時間間隔情報格納部３０２に格納された初期の送信時間間隔は、例えば、送信可能な最大距離の場合の送信時間間隔としてもよい。

第２の実施形態にかかる無線機および無線通信システムによってアドホックネットワークを構成することによって、不要な経路制御メッセージの送信を抑制できるので、無線機の処理能力および通信回線のスループットの低下を抑制でき、ネットワーク間でデータの送受信が効率よく行うことができる。
また、第１の実施形態と比較して、第２の実施形態にかかる無線機においては、経路制御メッセージの送信回数を削減できるので、消費電力を節約できる。
また、第１の実施形態と比較して、第２の実施形態にかかる無線機においては、経路制御メッセージの送信処理を削減できるので、ＣＰＵなどの能力を省力化できる。

本発明は、無線機および無線通信システムに利用可能である。

１・・・無線通信システム、１００・・・無線機、２・・・無線機、２００・・・アンテナ、２０２・・・送受信回路、２０４・・・ＡＤ／ＤＡ変換部、２０６・・・変復調部、２０８・・・アプリケーション部、２０９・・・メディアアクセスコントロール部、２１０・・・入出力部、２１２・・・制御部、２１４・・・記憶部、２１６・・・電源部、２２０・・・バス、３０・・・無線通信プログラム、３００・・・通信処理部、３０２・・・送信時間間隔情報格納部、３０４・・・トポロジ情報格納部、３０６・・・リンク状態情報格納部、３１０・・・経路制御メッセージ生成処理部、３１２・・・経路制御メッセージ送受信部、３２２・・・経路制御メッセージ解析部、３２４・・・トポロジ情報解析部、３３０・・・伝搬遅延時間算出部、３３２・・・推定距離算出部、３３４・・・回線状況取得部、３３６・・・送信時間間隔算出部

Claims (2)

1. 複数の無線機から構成され、１つ以上の無線機を経由して情報を通信する無線通信システムであって、
   前記複数の無線機それぞれは、
   この無線機と通信可能な他の無線機それぞれとの間の伝搬遅延時間に基づいて、この無線機と前記他の無線機それぞれとの距離を算出する算出手段と、
   前記他の無線機との間の通信における変調方式のパラメータを取得する取得手段と、
   前記算出された他の無線機それぞれとの距離と前記取得されたパラメータとに基づいて、情報通信の経路を制御するための制御信号を前記他の無線機それぞれに一斉送信する時間間隔を設定する設定手段と、
   前記設定された時間間隔で前記制御信号を前記他の無線機それぞれに対して一斉送信する送信手段と
   を有する
   無線通信システム。
2. １つ以上の他の無線機を経由して情報を通信する無線機であって、
   この無線機と通信可能な他の無線機それぞれとの間の伝搬遅延時間に基づいて、この無線機と前記他の無線機それぞれとの距離を算出する算出手段と、
   前記他の無線機との間の通信における変調方式のパラメータを取得する取得手段と、
   前記算出された他の無線機それぞれとの距離と前記取得されたパラメータとに基づいて、情報通信の経路を制御するための制御信号を前記他の無線機それぞれに一斉送信する時間間隔を設定する設定手段と、
   前記設定された時間間隔で前記制御信号を前記他の無線機それぞれに対して一斉送信する送信手段と
   を有する無線機。

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