WO2006103975A1 - 通信装置 - Google Patents

Abstract

　キャリアセンスあるいはＲＴＳやＣＴＳ等の制御情報の送受信を行うことなく、通信チャンネル上における電波の衝突を回避できる、新しい通信ネットワークを構築する複数の中継ノードの形成に供することができるものとする。 　一時メモリ部１５を管理する一時管理部１６と主メモリ部１７を管理する主管理部１８と動作制御部２０とを備える。動作制御部２０が、一時管理部１６及び主管理部１８に、状態情報もしくは履歴情報と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が行われる際における送信遅延に関する制御とを行う状態をとらせる。

Description

明 細 書

通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、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。

背景技術

[0002] 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。

[0003] 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ぐ複数の中継ノードが、夫々の通信エリ ァ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ー且通信が中断し 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。

[0004] 斯カ、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（collisi on)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、当該通信チヤ 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。

[0005] 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（これをキヤリ 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。）。

[0006] 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 Sen d)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、 MARC H (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。）。

[0007] 非特許文献 1 :編者：小牧省三、 〃無線技術とその応用 3 無線 LANとュビキタスネッ トヮーダ、発行所:丸善株式会社、平成 16年 1月 30日発行、第 109〜118頁 非特許文献 2 :著者： C一 K. Toh、訳者:構造計画研究所、 "アドホックモパイル ワイ ャレスネットワーク〃、初版、発行者:構造計画研究所、 2003年 5月 31日発行、第 44 〜53頁

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 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 ルにつレ、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。キヤ 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ヤ 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。このようなキヤリ 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。

[0009] 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、 RT S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 増加力 S、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つてしまう虞がある。

[0010] 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。

[0011] 斯かる点に鑑み、本発明は、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、 CSMAZCA方式に伴うキャリアセンスを行うことなぐさらに 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ぐ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。

課題を解決するための手段

本発明、即ち、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制御と を行わせるものとされる。

[0013] 特に、請求の範囲における請求項 3に記載された本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ぐ第 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レ、て行うものとされる。

[0014] 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 力 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。

[0015] 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。 [0016] 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。

発明の効果

[0017] 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 は送信が行われる。その結果、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ぐさらには、 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 なぐ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。

[0018] 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ヮ 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。

[0019] 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ぐ 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ぐ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。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]本発明に係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 2]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 3]図 2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 4]図 2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 5]図 2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つ 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

[0021] 11a〜： 1 ···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 時メモリ部， 16 時管理 部， 17···主メモリ部， 18···主管理部， 20···動作制御部

発明を実施するための最良の形態

[0022] 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。

[0023] 図 1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 によつつて構築された通信ネットワークの例を示す。

[0024] 図 1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〜： lli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 lla〜lliのうちの実 線矢印によって結ばれている二つ力 相互間通信が行われるものである。そして、中 継ノード 11a〜： lli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。）。

[0025] 中継ノード l la〜l liの夫々もしくは中継ノード l la〜l li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。

[0026] 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 l li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 1 l a→中継ノード 1 lb→中継ノード 1 l e→中継ノード 1 lf→中継ノード 1 liと レ、う経路を通じて伝達される。その際、中継ノード l la〜l li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。

実施例

[0027] 図 2は、図 1に示される中継ノード l la〜l li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。

[0028] 図 2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〜： 13ηとが備えられている。通信端末間送受信部 12は、図 2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〜： 13ηの夫々は、図 2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。

[0029] 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。 [0030] 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。斯カ 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 報信号にっレ、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。

[0031] また、フレーム処理部 14は、中継ノード間送受信部 13a〜： 13η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 Β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〜 13ηのいずれ力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。斯カ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 レ、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 につレ、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。

[0032] 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ぉレ、 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ずつ減少してレ、くものとされる。

[0033] 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のいずれ力、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。

[0034] 上述の通信端末間送受信部 12， 中継ノード間送受信部 13a〜： 13η、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。

[0035] 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 2 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へッ 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。

[0036] 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力 \さらには、フレーム ヘッダ領域の識別情報が、図 2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レ、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ぐ一時 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〜： 13η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。

[0037] 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〜： 13η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。

[0038] 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力 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。

[0039] 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。

[0040] 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力 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。

[0041] 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 2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， 当該中継フレームへッ 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 2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力 過去において図 2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。

[0042] 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カ卩える。斯かる変更処理には、中継フレームへッ 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。

[0043] 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。

[0044] 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 1 8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へッ 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ぐ一時メモリ部 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。

[0045] 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。

[0046] 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〜： 13η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 2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。

[0047] 上述のようにして通信情報の中継機能を果たす図 2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。

[0048] 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。

[0049] なお、図 2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。

[0050] 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。

[0051] 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レ、、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レ、、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。

[0052] 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力 ゥ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。

[0053] 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一 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 X 1累積カウント値） + (—1 X _ 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。

[0054] 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累積カウン卜値は、 1, 1, 1 , 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, であり、—1 累積カウン卜値は、 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。

[0055] 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 しくは一 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。

[0056] 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。伹 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レ、ものとされる。

[0057] 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。

[0058] 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。

[0059] 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力、ら他の一つへの遷移である状態遷移を生じさせる。

[0060] 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ぐダミーデータの生成を行う

[0061] 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 2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 1に示される中継ノード 1 la〜 1 liを含んだ通信ネットヮ 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 つては、個々の中継ノード力 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力 S、確実かつ効 果的に回避される。

[0062] 主管理部 18及び一時管理部 16を備えた図 2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 2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 2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。

[0063] 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 5。

[0064] 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。

[0065] 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〜 13ηを通じて受信すると、その他の中継ノードからの HELO信号を、転送すベぐ出 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。

[0066] 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 力 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 HEL O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。

[0067] 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、 P 接する他の中継ノードの数: NB を検知する。

[0068] 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。

[0069] 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〜l 3n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 力 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力 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。

[0070] 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。

[0071] 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、 P 接する他の中継ノードの数: NBを検知する。

[0072] 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。 [0073] 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力 S、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 力 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力 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から一 1になるとき、及び、 0から一 1になった直後に一 1から一 1になる とき及びその後継続的に一 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。

[0074] 斯カ、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。

[0075] 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ィ匕 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。

[0076] 斯カ、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。

[0077] 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) ( η = 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によつ 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。

[0078] 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とレ、う関係を得る。そして、 P(tn)=Tin(tn)ZNB 'Tmax( tn)と置いて、この P(tn)を確率として扱う。

[0079] 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) = l/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。

[0080] 続いて、時点 t0後の各時点: tl， t2, ΐ3, · · ·， tm， · · ·における確率： P(tl), P(t2), P(t 3), · · · , P(tm),…を、 P(tl)= Ave [fA(NB) +fB(NB) +P(tO)] ( Ave [fA(NB) +fB( NB) +P(tO)]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(tl)] , P(t3)= Ave [fA(NB) +fB(NB) +P(t2)] ， · · ·， P(tm)= Ave [fA(NB) +fB(NB) +P(t(m_l))]， · · ·として求めていく。そして、 求めた確率： P(t0), P(tl), 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レ、くものとする。

[0081] 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 つて、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 棄判定もしくは送信判定を行うベぐ廃棄確率もしくは送信確率が要求される時点を 時点 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遅延 設定を行うベぐ遅延確率が要求される時点を時点: ty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(tO), P(tl), P(t2), P(t3), · · ·， P(tm)， · · ·のうちの、時点 に対応するものである P(tx)を取り出して廃棄確率: P-dr op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 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。

[0082] 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：l _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

[0083] 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。

[0084] 斯カ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力 S0%の場合もしくは送信確率: P-send力 ^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 力 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。

[0085] それに対して、廃棄確率: P-dropもしくは送信確率: P_send力 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力 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 = (Χ/Ζ) Χ 100% が求められる。

[0086] この α 、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、 ひが 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、 ひ力 0 %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、 a 、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、 ひが 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、 ひが 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。

[0087] 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 l— 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力う方向性が 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。

[0088] 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に応じた遅延時間力 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。

[0089] 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。

[0090] 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 ぐ一時メモリ部 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 号力 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レ、ての送 信が行われることになる。

[0091] 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 一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。

[0092] 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力 S0%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 = tO ' + dt60 (tO '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。

[0093] また、時点 t = tl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ぐ時点 t = tl ' ( tl ' は tl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。

[0094] 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力 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ぐ廃棄処理がなされる。

[0095] 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 dtlOOが設定される。そして、フレーム dは、遅延時間 dtlOOだけ遅延され、時 点 t = t3，+ dtlOO ( 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。

[0096] 以上より、図 2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 力 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。

[0097] このように、図 2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 2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。その結果、図 2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、 CSMAZCA方式に伴うキャリアセンスを行うことなぐさらには、 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ぐ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。

[0098] 従って、図 2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ぐさらに 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ぐ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。

[0099] 図 5は、それを構成する多数の中継ノードの各々 ヽ例えば、上述された図 2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。

[0100] 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。 [0101] 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 1 000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。

[0102] 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 (Diffhsio n Phase)の状態と呼ぶ。

[0103] 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 力 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レ、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。

[0104] 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 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。 [0105] 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 力 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に収束させるベ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。

[0106] 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 ヱーズの状態、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。

産業上の利用可能性

[0107] 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ぐさらには、 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 ぐ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。

Claims

請求の範囲

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レ、 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ぐ上記 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。