(57)【要約】  アドホックネットワークにおいて、隠れ端末問題による受信失敗を低減可能なルーティング方法を提供することを目的とする。アドホックネットワークにおいてリンクコストの累計である宛先までの経路コストが最も小さい経路を最適経路として選択する無線局が、隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えた場合に重み係数α（１＜α）を出力する重み係数決定部（２１）と、自局と各隣接無線局とのリンク毎に無線品質に基づくコストである無線品質コストを求め、重み係数決定部（２１）から重み係数αの入力がある場合には、求めた無線品質コストと当該重み係数αの乗算結果をリンクコストとし、重み係数決定部（２１）から重み係数αの入力がない場合には、求めた無線品質コストをリンクコストとする経路コスト計算部（２２）と、を有する。
2012164674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドホックネットワークにおいて、リンクコストの累計である宛先までの経路コストが最も小さい経路を、最適経路として選択する無線局であって、
自局の通信可能範囲に位置する無線局である隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えた場合に、１よりも大きい数値を重み係数として出力する重み係数決定部と、
自局と各隣接無線局とのリンク毎に無線品質に基づくコストである無線品質コストを求め、前記重み係数決定部から重み係数の入力がある場合には、求めた無線品質コストと当該重み係数の乗算結果をリンクコストとし、前記重み係数決定部から重み係数の入力がない場合には、求めた無線品質コストをリンクコストとするコスト計算部と、
を有することを特徴とする無線局。
【請求項２】
前記コスト計算部は、隣接無線局とのリンクのリンクコストと、当該隣接無線局から受信した経路情報パケットに含まれる当該隣接無線局から宛先までの経路コストとを加算し、その加算結果を自局から宛先までの経路コストとする、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線局。
【請求項３】
自局のトラフィック量を観測する観測部と、
前記コスト計算部により得られる自局から宛先までの経路コストと、前記自局のトラフィック量とを含む経路情報パケットを生成して報知する生成部と、
を有し、
前記重み係数決定部は、隣接無線局から受信した経路情報パケットに含まれるトラフィック量に基づいて重み係数を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線局。
【請求項４】
前記重み係数決定部は、前記所定のしきい値として、トラフィック量を段階的にレベル分けするための複数のしきい値を有し、隣接無線局のトラフィック量と前記複数のしきい値との比較結果に基づいて、段階的にレベル分けされたトラフィック量に応じた前記重み係数を出力する、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線局。
【請求項５】
アドホックネットワークにおけるルーティング方法であって、
各無線局が、
自局の通信可能範囲に位置する無線局である隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えていると判断した場合に、１よりも大きい数値を重み係数として決定し、
自局と各隣接無線局とのリンク毎に無線品質に基づくコストである無線品質コストを求め、前記重み係数が決定されている場合には、求めた無線品質コストと当該重み係数の乗算結果をリンクコストとし、前記重み係数が決定されていない場合には、求めた無線品質コストをリンクコストとし、
隣接無線局とのリンクのリンクコストと、当該隣接無線局から受信した経路情報パケットに含まれる当該隣接無線局から宛先無線局までの経路コストとを加算し、その加算結果を自局から宛先無線局までの経路コストとし、
前記自局から宛先無線局までの経路コストが最も小さい経路を最適経路として選択する、
ことを特徴とするルーティング方法。
【請求項６】
前記各無線局は、
自局のトラフィック量を観測し、
前記自局から宛先無線局までの経路コストと、前記自局のトラフィック量とを含む経路情報パケットを報知し、
前記所定のしきい値を超えているかどうかを判断するための前記隣接無線局のトラフィック量を、当該隣接無線局から受信した経路情報パケットから取得する、
ことを特徴とする請求項５に記載のルーティング方法。
【請求項７】
前記各無線局は、
前記所定のしきい値として、トラフィック量を段階的にレベル分けするための複数のしきい値を有し、隣接無線局のトラフィック量と前記複数のしきい値との比較結果に基づいて、段階的にレベル分けされたトラフィック量に応じた前記重み係数を出力する、
ことを特徴とする請求項５または６に記載のルーティング方法。
【請求項８】
アドホックネットワークにおいて、各無線局が、リンクコストの累計である宛先無線局までの経路コストが最も小さい経路を、最適経路として選択する無線通信システムであって、
各無線局が、
自局の通信可能範囲に位置する無線局である隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えた場合に、１よりも大きい数値を重み係数として出力する重み係数決定部と、
自局と各隣接無線局とのリンク毎に無線品質に基づくコストである無線品質コストを求め、前記重み係数決定部から重み係数の入力がある場合には、求めた無線品質コストと当該重み係数の乗算結果をリンクコストとし、前記重み係数決定部から重み係数の入力がない場合には、求めた無線品質コストをリンクコストとするコスト計算部と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
前記各無線局のコスト計算部は、隣接無線局とのリンクのリンクコストと、当該隣接無線局から受信した経路情報パケットに含まれる当該隣接無線局から宛先無線局までの経路コストとを加算し、その加算結果を自局から宛先無線局までの経路コストとする、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記各無線局は、
自局のトラフィック量を観測する観測部と、
自局のコスト計算部により得られる自局から宛先無線局までの経路コストと、前記自局のトラフィック量とを含む経路情報パケットを生成して報知する生成部と、
を有し、
前記各無線局の重み係数決定部は、隣接無線局から受信した経路情報パケットに含まれるトラフィック量に基づいて重み係数を決定する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記各無線局の重み係数決定部は、前記所定のしきい値として、トラフィック量を段階的にレベル分けするための複数のしきい値を有し、隣接無線局のトラフィック量と前記複数のしきい値との比較結果に基づいて、段階的にレベル分けされたトラフィック量に応じた前記重み係数を出力する、
ことを特徴とする請求項８、９または１０に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
アドホックネットワークにおけるルーティング処理を無線局として動作するコンピュータに実行させるルーティング用プログラムであって、
自局の通信可能範囲に位置する無線局である隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えていると判断した場合に、１よりも大きい数値を重み係数として決定し、
自局と各隣接無線局とのリンク毎に無線品質に基づくコストである無線品質コストを求め、前記重み係数が決定されている場合には、求めた無線品質コストと当該重み係数の乗算結果をリンクコストとし、前記重み係数が決定されていない場合には、求めた無線品質コストをリンクコストとし、
隣接無線局とのリンクのリンクコストと、当該隣接無線局から受信した経路情報パケットに含まれる当該隣接無線局から宛先無線局までの経路コストとを加算し、その加算結果を自局から宛先無線局までの経路コストとして記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶されている自局から宛先無線局までの経路コストが最も小さい経路を、最適経路として選択する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするルーティング用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線アドホックネットワークにおける無線局、および当該無線局によるルーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線アドホックネットワークにおいて、各無線局は、自局の通信可能範囲に存在する隣接無線局との間で、宛先無線局までの経路情報を含む経路情報パケットを交換することにより、自局から宛先無線局までの経路を構築する。たとえば、ある無線局が宛先無線局までの経路を複数構築した場合、その無線局は、経路コストが最も小さい経路を最適経路として選択し、選択した経路を使用してデータ伝送を行う。上記の経路コストは、経路上の各リンクの無線品質に応じたコストであるリンクコストを累計したものである。しかしながら、このような経路構築方式では、トラフィック状況を考慮した経路選択が行われていないため、特定の無線局にトラフィックが集中して、その無線局がネットワークのボトルネックになる可能性がある。また、たとえば、ツリー状ネットワークの場合には、特定の無線局（頂上付近の無線局）にトラフィックが集中する。【０００３】
また、無線アドホックネットワークでは、無線局は、データ送信を行う前にキャリアセンスによりチャネルの空き状況を確認する。そして、所定のしきい値以上の電力を検出した場合、無線局は、チャネルがビジー状態であると判断し、データ送信を行わない。一方、所定のしきい値以上の電力が検出されない場合、無線局は、チャネルがアイドル状態であると判断し、データ送信を開始する。しかしながら、無線アドホックネットワークでは、送信無線局が宛先の受信無線局にデータ送信を行う場合に、送信無線局にとって隠れ端末となる無線局が同時にデータ送信を行うと、受信無線局においてデータの衝突（隠れ端末問題）が発生する。これにより、送信無線局では、送信成功率が低下し、伴って通信容量も低下する。特に、上記のような経路構築方式により構築された経路上のボトルネック無線局においては、隠れ端末問題による受信失敗が頻繁に発生し、受信失敗による再送回数が増加するため、トラフィックがさらに増加することになる。これにより、ネットワーク全体における通信容量の低下が発生する。【０００４】
一方で、上記のような経路構築方式において、トラフィックが集中する無線局（ボトルネック無線局）を回避して経路構築を行うことが可能な技術が開示されている。具体的には、各無線局が、自局のトラフィック状況に応じたノードコストと、リンクの無線品質に応じたコストとを用いて、リンクコストを計算する。そして、各無線局は、計算により得られたリンクコストを、受信した経路情報パケット中の経路パケットに累計した、自局までの経路コストを生成し、この経路コストを含む経路情報パケットを近隣無線局に送信する。すなわち、無線アドホックネットワーク内の各無線局は、自局のトラフィック状況を反映した経路コストを含む経路情報パケットを、隣接無線局との間で交換する。これにより、ボトルネック無線局を含む経路の経路コストが大きくなるため、各無線局は、上記のような経路構築方式においてボトルネック無線局を回避した経路構築が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０３８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術においては、ボトルネック無線局が宛先無線局または経路上において回避できない無線局（ツリー状ネットワークの頂上付近の無線局等）である場合に、上記の隠れ端末問題を解決することができない、という問題があった。すなわち、ボトルネック無線局を回避する経路構築が不可能な場合には、ボトルネック無線局において、隠れ端末問題による受信失敗が頻繁に発生し、受信失敗による再送回数が増加するため、トラフィックが増加することになる。そのため、ネットワーク全体における通信容量の低下が発生する。【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ボトルネック無線局を回避する経路構築が不可能な場合において、隠れ端末問題によるボトルネック無線局における受信失敗を低減可能なルーティング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示する無線局は、アドホックネットワークにおいて、リンクコストの累計である宛先までの経路コストが最も小さい経路を、最適経路として選択する無線局であって、自局の通信可能範囲に位置する無線局である隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えた場合に、１よりも大きい数値を重み係数として出力する重み係数決定部と、自局と各隣接無線局とのリンク毎に無線品質に基づくコストである無線品質コストを求め、前記重み係数決定部から重み係数の入力がある場合には、求めた無線品質コストと当該重み係数の乗算結果をリンクコストとし、前記重み係数決定部から重み係数の入力がない場合には、求めた無線品質コストをリンクコストとするコスト計算部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示する無線局の一つの態様によれば、ボトルネック無線局を回避する経路構築が不可能な場合において、隠れ端末問題による受信失敗を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、無線アドホックネットワークにおけるルーティング方法の概要を示す図である。
【図２】図２は、従来のルーティング方法の概要を示す図である。
【図３】図３は、無線局のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、無線局の機能ブロック構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、重み係数決定部の動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、経路コスト計算部の動作を示すフローチャートである。
【図７】図７は、経路情報パケットのフォーマットの一例を示す図である。
【図８】図８は、重み係数決定部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する無線局、ルーティング方法、無線通信システムおよびルーティング用プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、無線アドホックネットワークにおける本実施例のルーティング方法の概要を示す図である。図１に示す無線アドホックネットワークは、ゲートウェイ（ＧＷ）無線局１とその他の無線局２〜８を含み、各無線局がＧＷ無線局１を中心にツリー状に配置されたネットワークを想定する。図１では、一例として、ＧＷ無線局１と無線局３と無線局４の通信可能範囲（１０１，１０２，１０３）が示されている。無線アドホックネットワークにおいて、各無線局は、自局の通信可能範囲に存在する隣接無線局との間で、自局までの経路コストを含む経路情報パケットを交換する。これにより、各無線局は、宛先無線局から自局までの経路を構築する。たとえば、無線局２がＧＷ無線局１までの経路を複数構築した場合、無線局２は、経路コストが最も小さい経路を最適経路として選択し、選択した経路を使用してデータ伝送を行う。【００１３】
なお、本実施例では、一例として、ＧＷ無線局１が、ボトルネック無線局であって、かつ宛先無線局または経路上において回避することができない無線局として、動作する場合について説明する。【００１４】
ここで、本実施例のルーティング方法を説明する前に、従来のルーティング方法について説明する。図２は、従来のルーティング方法の概要を示す図である。なお、図２において、ＧＷ無線局１とその他の無線局２〜８の配置、およびＧＷ無線局１と無線局３と無線局４の通信可能範囲（１０１，１０２，１０３）は、図１と同様である。また、図１の斜線部分は、無線局４の隠れ端末エリアを示し、図２の斜線部分は、無線局３の隠れ端末エリアを示す。【００１５】
たとえば、図２に示すようなネットワークにおいてＧＷ無線局１までの経路を構築するために、まず、ＧＷ無線局１は、経路情報パケットをブロードキャストする。この経路情報パケットは、ＧＷ無線局１の通信可能範囲１０１内の無線局３〜８が受信する。この経路情報パケットを受信した無線局３〜８は、それぞれＧＷ無線局１までの経路コストを計算し、その経路コストを経路情報パケットに含めてブロードキャストする。【００１６】
また、自身の通信可能範囲に位置する各無線局（図１では無線局３，４に対応）から経路情報パケットを受信した無線局２は、各無線局とのリンクの無線品質に基づいてそれぞれのリンクコストを計算する。そして、無線局２は、それぞれのリンクコストを、そのリンクコストの計算に使用した経路情報パケット中の経路コストに加えて、累計経路コストが最も小さい経路を最適経路とする。具体的には、無線局３が送信した経路情報パケット中の経路コストcost(3−1)にリンクコストcost(2−3)を加えた第１経路コストと、無線局４が送信した経路情報パケット中の経路コストcost(4−1)にリンクコストcost(2−4)を加えた第２経路コストとを比較する。比較の結果、無線局２は、経路コストの小さい方の経路を最適経路とする。図２の例では、第１経路コストが第２経路コストより小さいので、無線局２は、経路(2−3−1)を最適経路として選択している（図２の太線の矢印参照）。その後、無線局２は、ＧＷ無線局１までの経路(2−3−1)の経路コストを経路情報パケットに含めてブロードキャストする。以上のように隣接無線局間で経路情報パケットを交換することにより、各無線局は、宛先無線局から自局までの経路を構築する。【００１７】
しかしながら、上記図２に示すような従来のルーティング方法では、トラフィック状況を考慮した経路構築が行われていない。そのため、特定の無線局にトラフィックが集中して、その無線局がネットワークのボトルネックになる可能性がある。また、図２のＧＷ無線局１は、宛先無線局または経路上において回避することができない無線局になっているため、トラフィックが集中している。さらに、トラフィックが集中するボトルネック無線局においては、隠れ端末問題による受信失敗が頻繁に発生し、受信失敗による再送回数が増加する。そのため、ネットワーク全体として、トラフィックが増加することになり、通信容量の低下が発生する。【００１８】
たとえば、図２に示すようなネットワークにおいては、無線局２が、トラフィック状況を反映していないリンクコスト、すなわち、リンクの無線品質により求めたリンクコストの累計値に基づいて経路を構築している。そのため、無線局２は、経路(2−3−1)の経路コストが経路(2−4−1)の経路コストよりも小さい場合には、トラフィック状況にかかわらず上記のように無線局３を中継無線局として選択する。しかしながら、無線局３とＧＷ無線局１のリンクは、無線局４とＧＷ無線局１のリンクと比較して、距離が遠いため無線品質が悪い。また、図２においては、無線局４にとっての隠れ端末が無線局７，８の２つであるのに対し、無線局３にとっての隠れ端末は無線局６，７，８の３つであるため、無線局３を中継無線局とした経路の方が、隠れ端末の影響を受けやすくなる。すなわち、無線局３とＧＷ無線局１のリンクは、隠れ端末問題による受信失敗が頻繁に発生することになるため、再送の増加によりデータの通信速度が低下する。さらに、隠れ端末問題に起因する再送の増加により、他の無線局からＧＷ無線局１への送信に対する干渉量が増大するため、ネットワークの通信容量が低下する。【００１９】
そこで、本実施例では、無線アドホックネットワークにおける各無線局が、トラフィック状況を考慮した経路構築を行うこととした。具体的には、各無線局は、経路情報パケットを送信した隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて求めたコスト（以降、無線品質コストと呼ぶ）に、その隣接無線局のトラフィック状況に応じた重み付けを行い、その結果をリンクコストとする。たとえば、本実施例では、各無線局とボトルネック無線局との各リンクにおけるそれぞれの無線品質コストの差が大きくなるように、各無線品質コストに重み係数を乗算する。重み係数は、無線局間で同一かつ１よりも大きい数値とする。つぎに、各無線局は、重み係数の乗算により得られたリンクコストを、そのリンクコストの計算に使用した経路情報パケット中の経路コストに累計して、自局までの経路コストを求める。そして、以上の処理をすべての隣接無線局を対象として実行し、各無線局は、宛先無線局から自局までの経路コストが最も小さい経路を最適経路として選択する。【００２０】
このような動作により、宛先無線局または経路上において回避することができない無線局がボトルネック無線局である場合において、各無線局は、ボトルネック無線局とのリンクの無線品質が良好な無線局を含む経路を最適経路として選択することになる。そして、ボトルネック無線局とのリンクの無線品質が良好な無線局を含む経路を選択することは、ボトルネック無線局に近い無線局を中継無線局として選択することであるため、結果として、中継無線局にとっての隠れ端末の数を少なくすることができる。これにより、隠れ端末問題によるボトルネック無線局における受信失敗の確率を低減させることができ、伴って再送回数を低減させることができるため、選択経路にボトルネック無線局が含まれる場合であっても、通信速度の低下を抑えることが可能となる。また、再送回数の低減により、他の無線局からボトルネック無線局への送信に対する干渉量も低減させることができるため、選択経路にボトルネック無線局が含まれる場合であっても、ネットワークの通信容量の低下を抑えることができる。【００２１】
たとえば、図１に示すようなネットワークにおいては、ＧＷ無線局１までの経路を構築するために、まず、ＧＷ無線局１が、経路情報パケットをブロードキャストする。この経路情報パケットは、ＧＷ無線局１の通信可能範囲１０１内の無線局３〜８が受信する。この経路情報パケットを受信した無線局３〜８は、それぞれ本実施例の計算方法でＧＷ無線局１までの経路コストを計算する。具体的には、ＧＷ無線局１にトラフィックが集中しているため、無線局３〜８は、ＧＷ無線局１とのリンクの無線品質コストに重み係数α（α＞1）を乗算し、その結果をＧＷ無線局１とのリンクのリンクコストとする。たとえば、無線局３により得られるＧＷ無線局１とのリンクのリンクコストは、cost(3−1)×αとなる。また、無線局４により得られるＧＷ無線局１とのリンクのリンクコストは、cost(4−1)×αとなる。そして、無線局３〜８は、それぞれ計算により得られたリンクコストを経路コストとして含めた経路情報パケットをブロードキャストする。【００２２】
また、自身の通信可能範囲に位置する各無線局（図１では無線局３，４に対応）から経路情報パケットを受信した無線局２は、それぞれ無線局３，４とのリンクのリンクコストを計算する。具体的には、無線局３，４にはトラフィックが集中していないため、無線局２は、無線局３，４とのリンクの無線品質に基づいてそれぞれの無線品質コストを計算し、得られた無線品質コストをリンクコストとする。ここでは、無線局３とのリンクのリンクコストとしてcost(2−3)が得られ、無線局４とのリンクのリンクコストとしてcost(2−4)が得られる。【００２３】
そして、無線局２は、それぞれのリンクコストを、そのリンクコストの計算に使用した経路情報パケット中の経路コストに累計して宛先無線局から自局までの経路コストを求め、累計経路コストが最も小さい経路を最適経路とする。たとえば、無線局３から得られた経路コストcost(3−1)×αにリンクコストcost(2−3)を加えた第１経路コストと、無線局４から得られた経路コストcost(4−1)×αにリンクコストcost(2−4)を加えた第２経路コストとを比較する。比較の結果、無線局２は、経路コストの小さい方の経路を最適経路として選択する。【００２４】
たとえば、図１に示すようなネットワークにおいては、無線局４の方が無線局３よりもＧＷ無線局１に近いため、無線局４とＧＷ無線局１との間の無線品質の方が無線局３とＧＷ無線局１との間の無線品質よりも良好である。そのため、本実施例では、無線局２がＧＷ無線局１とのリンクの無線品質が良好な無線局４を中継無線局として選択できるように、重み係数α（α＞１）を予め設定しておく。本実施例では、重み係数αの乗算によりリンクコストの差が大きくなることを利用して、経路(2−4−1)の経路コストを経路(2−3−1)の経路コストよりも小さくするような、適切な重み係数αを設定する。これにより、無線局２は、ＧＷ無線局１から自局までの最適経路として、無線局４が含まれた経路(2−4−1)を選択することができる。すなわち、本実施例では、上記第２経路コストが上記第１経路コストより小さくなるような重み係数αを予め設定しておくことによって、無線局２が、ＧＷ無線局１とのリンクの無線品質が良好な無線局４が含まれた経路(2−4−1）を、最適経路として選択する。【００２５】
そして、無線局２は、ＧＷ無線局１までの経路(2−4−1)の経路コストを経路情報パケットに含めてブロードキャストする。【００２６】
つづいて、本実施例の無線局（ＧＷ無線局１および無線局２〜８）の構成を、図面にしたがって詳細に説明する。図３は、本実施例の無線局のハードウェア構成例を示す図である。図３において、本実施例の無線局は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等で実現されたプロセッサ部１１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリを含む記憶部１２とを有する。また、本実施例の無線局は、ＦＰＧＡ等で実現され無線信号の送受信を行う受信部１３および送信部１４を有する。【００２７】
プロセッサ部１１は、本実施例のルーティング用プログラム等を実行する。記憶部１２は、本実施例のルーティング用プログラム等の各種プログラム，処理の過程で得られたデータ等を記憶する。プロセッサ部１１は、これらのプログラムを記憶部１２から読み出して実行する。【００２８】
また、図４は、本実施例の無線局の機能ブロック構成の一例を示す図である。図４において、本実施例の無線局は、重み係数決定部２１と経路コスト計算部２２とトラフィック観測部２３と経路情報パケット生成部２４と経路テーブル２５を有する。なお、重み係数決定部２１，経路コスト計算部２２，トラフィック観測部２３，経路情報パケット生成部２４が、上記図３のプロセッサ部１１に対応する。また、経路テーブル２５が、上記図３の記憶部１２に対応する。【００２９】
重み係数決定部２１は、受信部１３を介して受信した経路情報パケットに含まれたトラフィック情報に基づいて重み係数を決定する。経路コスト計算部２２は、重み係数を用いて経路コストを計算する。トラフィック観測部２３は、自局のトラフィックを観測する。経路情報パケット生成部２４は、自局のトラフィック情報や、経路テーブル２５に登録されている自局から宛先無線局までの経路情報を含む経路情報パケットを生成し、送信部１４を介してブロードキャストする。【００３０】
なお、上記本実施例の無線局のハードウェア構成および機能ブロック構成は、説明の便宜上、本実施例の処理にかかわる構成を列挙したものであり、無線局のすべての機能を表現したものではない。【００３１】
つづいて、本実施例の無線局の動作を説明する。本実施例の無線局は、自局の通信可能範囲に位置する隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値を超えた場合に、その隣接無線局にトラフィックが集中していると判断する。そして、無線局は、その隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて求めた無線品質コストに重み係数α（α＞１）を乗算し、その結果をリンクコストとする。一方、本実施例の無線局は、自局の通信可能範囲に位置する隣接無線局のトラフィック量が所定のしきい値以下の場合に、その隣接無線局にはトラフィックが集中していないと判断する。そして、無線局は、その隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて無線品質コストを計算し、その結果をリンクコストとする。なお、上記所定のしきい値は、ネットワーク運用上の経験値や無線方式の特性等により適宜設定される。また、上記重み係数αは、無線アドホックネットワークを構成する無線局間で同一の値とする。【００３２】
以下、上記の動作を図面に従い詳細に説明する。図５は、重み係数決定部２１の動作を示すフローチャートである。まず、重み係数決定部２１は、隣接無線局が送信した経路情報パケットを受信部１３経由で受信し（Ｓ１）、この経路情報パケットから隣接無線局のトラフィック情報を取得する。つぎに、重み係数決定部２１は、トラフィック情報から得られるトラフィック量と、所定のしきい値とを比較する（Ｓ２）。たとえば、トラフィック量がしきい値を超えている場合（Ｓ２，Ｙｅｓ）、重み係数決定部２１は、固定の重み係数αを設定し（Ｓ３）、その重み係数αを経路コスト計算部２２に出力する（Ｓ４）。一方、トラフィック量がしきい値以下の場合（Ｓ２，Ｎｏ）、重み係数決定部２１は、重み係数を設定せずに処理を終了する。【００３３】
図６は、経路コスト計算部２２の動作を示すフローチャートである。経路コスト計算部２２は、隣接無線局が送信した経路情報パケットを受信部１３経由で受信し（Ｓ１１）、経路情報パケットの送信元無線局とのリンクの無線品質に基づいて無線品質コストを計算する（Ｓ１２）。無線品質コストは、たとえば、受信した経路情報パケットの無線品質により計算してもよいし、一定期間内に受信した経路情報パケットの無線品質の平均値により計算してもよい。また、無線品質としては、たとえば、受信電力値、および信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal  to  Noise  Ratio）等が考えられる。【００３４】
つぎに、経路コスト計算部２２は、重み係数決定部２１から重み係数αの入力があるかどうかをチェックする（Ｓ１３）。重み係数αの入力がある場合（Ｓ１３，Ｙｅｓ）、経路コスト計算部２２は、重み係数αと無線品質コストを乗算し、その結果をリンクコストとする（Ｓ１４）。一方、重み係数αの入力がない場合（Ｓ１３，Ｎｏ）、経路コスト計算部２２は、無線品質コストをリンクコストとする（Ｓ１５）。そして、経路コスト計算部２２は、リンクコストと、受信した経路情報パケットから取得した宛先無線局までの経路コストとを加算し、その加算結果を自局から宛先無線局までの経路コストとする（Ｓ１６）。【００３５】
つぎに、経路コスト計算部２２は、Ｓ１６で求めた経路コストと、経路テーブル２５内に登録された自局から宛先無線局までの経路コストとを比較する（Ｓ１７）。たとえば、Ｓ１６で求めた経路コストの方が小さい場合（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、経路コスト計算部２２は、Ｓ１６で求めた経路コストに対応する経路を最適経路として経路テーブル２５に登録する（Ｓ１９）。また、経路コスト計算部２２は、Ｓ１６で求めた経路コストを最適経路の経路コストとして経路テーブル２５に登録する（Ｓ１９）。一方、Ｓ１６で求めた経路コストのほうが大きい場合（Ｓ１８，Ｎｏ）、経路コスト計算部２２は、Ｓ１６で求めた経路コストに対応する経路を最適経路の候補として経路テーブル２５に登録する（Ｓ２０）。また、経路コスト計算部２２は、Ｓ１６で求めた経路コストを最適経路の経路コストの候補として経路テーブル２５に登録する（Ｓ２０）。なお、Ｓ１７において、経路テーブル２５に自局から宛先無線局までの経路が登録されていない場合、経路コスト計算部２２は、Ｓ１６で求めた経路コストに対応する経路を最適経路として登録し、この経路コストを最適経路の経路コストとして登録する。【００３６】
つづいて、トラフィック観測部２３および経路情報パケット生成部２４の動作について説明する。トラフィック観測部２３は、自局のトラフィックを観測し、その観測結果であるトラフィック情報を経路情報パケット生成部２４に通知する。なお、トラフィック情報としては、単位時間内の送受信回数，チャネルの使用時間率，バッファの蓄積データ量などが考えられる。経路情報パケット生成部２４は、トラフィック観測部２３から受け取ったトラフィック情報および経路テーブル２５から読み出した経路情報（経路，経路コスト）を含めた経路情報パケットを生成する。図７は、経路情報パケットのフォーマットの一例を示す図である。経路情報パケット生成部２４は、自局のトラフィック情報のほか、経路テーブル２５に登録されている自局から各宛先無線局（宛先局＃１〜＃Ｎ：Ｎは自然数）までの経路情報を含めた経路情報パケットを生成する。なお、経路情報には、宛先局の識別子（ＩＤ），経路コスト，次ホップ転送先ＩＤなどが含まれる。また、経路情報パケットには、ヘッダ情報等も含まれる。【００３７】
上述したように、無線アドホックネットワークにおいて、各無線局は、隣接無線局のトラフィックが特定のしきい値を超えた場合に、その隣接無線局にトラフィックが集中していると判断する。そして、隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて求めた無線品質コストに重み係数αを乗算し、その結果をリンクコストとする。一方、各無線局は、隣接無線局のトラフィックが特定のしきい値以下の場合に、その隣接無線局にはトラフィックが集中していないと判断する。そして、隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて無線品質コストを計算し、その結果をリンクコストとする。つぎに、各無線局は、上記のように求めたリンクコストと、隣接無線局から宛先無線局までの経路コストとを加算し、自局から宛先無線局までの経路コストを求める。以上の処理をすべての隣接無線局を対象に実行し、各無線局は、自局から宛先無線局までの経路コストが最も小さい経路を最適経路として選択する。【００３８】
これにより、宛先無線局または経路上において回避することができない無線局がボトルネック無線局である場合において、各無線局は、ボトルネック無線局とのリンクの無線品質が良好な無線局を含む経路を最適経路として選択することになる。すなわち、本実施例では、ボトルネック無線局に近い無線局を中継無線局として選択することになり、中継無線局にとっての隠れ端末の数を少なくすることができるので、隠れ端末問題によるボトルネック無線局における受信失敗の確率を低減させることができる。また、これに伴って、再送回数を低減させることができるため、選択経路にボトルネック無線局が含まれる場合であっても、通信速度の低下を抑えることが可能となる。また、再送回数の低減により、他の無線局からボトルネック無線局への送信に対する干渉量も低減させることができるため、選択経路にボトルネック無線局が含まれる場合であっても、ネットワークの通信容量の低下を抑えることができる。【００３９】
なお、本実施例では、リンクコストに対する重み係数αの乗算によりボトルネック無線局が含まれる経路の経路コストが大きくなるため、たとえば、ボトルネック無線局を回避した迂回経路が存在する場合には、迂回経路を最適経路として選択することができる。これにより、トラフィックの分散を実現することができる。
【実施例２】
【００４０】
以下、実施例２の無線局およびルーティング方法について説明する。なお、実施例２の無線アドホックネットワークの構成は、前述した実施例１の図１と同様である。また、実施例２の無線局のハードウェア構成および機能ブロック構成は、前述した実施例１の図３および図４と同一である。本実施例においては、実施例１と異なる動作について説明する。【００４１】
本実施例の無線局は、トラフィック量を段階的にレベル分けするための複数のしきい値を有し、隣接無線局のトラフィック量の増加に伴ってしきい値を超える度に、適切な重み係数α1，α2，α3，…（１＜α1＜α2＜α3…）を設定する。そして、その隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて求めた無線品質コストに、トラフィック量に応じた重み係数α1，α2，α3，…を乗算し、その結果をリンクコストとする。一方、本実施例の無線局は、隣接無線局のトラフィック量が最も低いしきい値以下の場合に、隣接無線局にはトラフィックが集中していないと判断する。そして、その隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて無線品質コストを計算し、その結果をリンクコストとする。また、上記重み係数α1，α2，α3，…は、無線アドホックネットワークを構成する無線局間で同一の値とする。【００４２】
つづいて、上記の動作を図面に従い詳細に説明する。図８は、重み係数決定部２１の動作を示すフローチャートである。まず、重み係数決定部２１は、隣接無線局が送信した経路情報パケットを受信部１３経由で受信し（Ｓ２１）、この経路情報パケットから隣接無線局のトラフィック情報を取得する。つぎに、重み係数決定部２１は、トラフィック情報から得られるトラフィック量と、上記複数のしきい値とを比較し、トラフィック量に応じた重み係数（１，α1，α2，α3，…）を選択する（Ｓ２２）。なお、重み係数の１は、トラフィックが集中していないと判断した場合に選択される。つぎに、重み係数決定部２１は、選択した重み係数を経路コスト計算部２２に出力する（Ｓ２３）。なお、この他の動作は、前述した実施例１と同一である。【００４３】
上述したように、本実施例の無線局は、実施例１の所定のしきい値に代えて、トラフィック量を段階的にレベル分けするための複数のしきい値を有する。また、本実施例の無線局は、隣接無線局のトラフィック量と複数のしきい値との比較結果に基づいて、適切な重み係数α1，α2，α3，…（１＜α1＜α2＜α3…）を設定する。そして、隣接無線局とのリンクの無線品質に基づいて求めた無線品質コストに、トラフィック量に応じた重み係数α1，α2，α3，…を乗算し、その結果をリンクコストとする。これにより、実施例１の効果に加えて、さらに、トラフィック量に応じた最適経路の構築が可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１  ゲートウェイ（ＧＷ）無線局
２〜８  無線局
１１  プロセッサ部
１２  記憶部
１３  受信部
１４  送信部
２１  重み係数決定部
２２  経路コスト計算部
２３  トラフィック観測部
２４  経路情報パケット生成部
２５  経路テーブル
１０１〜１０３  通信可能範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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