(57)【要約】【課題】  本発明は、マルチホップ無線通信を利用した無線ネットワークシステムにおいて、通常のデータ通信を妨げることなく、通信経路の通信品質を監視し、通信品質の低下を検出した場合には、高速により良い通信経路や周波数に切替える。【解決手段】  無線ネットワークシステム１は、複数の基地局２や無線端末３から構成される。基地局２や、親局となる無線端末３は子局の通信方法を制御するための通信制御情報を送信する。各無線端末３の通信制御部１１は、親局から受信した通信制御情報に従った通信方法で、さらに自分の親局や子局との通信を行うと同時に、通信品質測定部１２により、通信経路の通信品質を測定する。基地局２は各無線端末３の通信品質集計部８からあつめた通信品質をもとに、各通信経路４の通信品質を評価し、各無線端末３が使用する最適な通信経路を選択する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号によって相互に接続し、マルチホップ通信を行う複数の無線端末から構成される無線ネットワークシステムであって、
前記無線端末は、
隣接する他の前記無線端末との通信品質を測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
前記他の無線端末から受信した制御情報に従って、自身の通信経路と通信時間を制御し、前記他の無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段とを有し、
前記無線端末のうち少なくとも１つは、前記無線ネットワークシステムの通信を管理する基地局であって、
前記通信品質集計手段によって共有された前記通信品質を数値的に評価し、通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ良好な通信品質で通信できる通信経路を選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な通信経路を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項２】
無線信号によって相互に接続し、マルチホップ通信を行う無線端末において、
隣接する他の前記無線端末との通信品質を測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の通信経路と通信時間を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な通信経路を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線端末。
【請求項３】
請求項２に記載の無線端末において、
前記無線端末は、
無線ネットワークシステムにおいて共有された前記通信品質を数値的に評価し、通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ最良の通信品質で通信できる通信経路を選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、前記無線ネットワークシステムの全体の通信を管理することを特徴とする無線端末。
【請求項４】
マルチホップ通信における無線端末の通信経路を選択する経路選択方法において、
互いに隣接する前記無線端末同士の通信品質を計算し、次に、マルチホップ通信で複数の前記無線端末を経由する場合の通信品質を計算し、前記通信品質が高く他に選択された経路と重複する箇所が少ない経路を通信品質の良い経路として選択することを特徴とする経路選択方法。
【請求項５】
マルチホップ通信における無線端末の通信方法を制御するための通信制御方法において、
複数の前記無線端末の通信時間を同期させるための情報と通信経路を決定するための情報とを制御情報として他の無線端末に送信すると同時に、前記制御情報の送受信によって通信経路の通信品質の測定を実行することを特徴とする通信制御方法。
【請求項６】
無線信号によって相互に接続し、マルチホップ通信を行う複数の無線端末から構成される無線ネットワークシステムであって、
前記無線端末は、
周波数を切替えながら通信を行い、隣接する他の前記無線端末との通信品質を周波数ごとに測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の通信経路と通信時間と周波数を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段とを有し、
前記無線端末のうち少なくとも１つは、前記無線ネットワークシステムの通信を管理する基地局であって、
前記通信品質集計手段によって共有された前記通信品質を数値的に評価し周波数ごとに通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ良好な通信品質で通信できる通信経路と周波数を選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な通信経路と周波数を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項７】
無線信号によって相互に接続しマルチホップ通信を行う無線端末において、
周波数を切替えながら通信を行い、隣接する他の前記無線端末との通信品質を周波数ごとに測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の通信経路と通信時間と周波数を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な通信経路と周波数を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線端末。
【請求項８】
請求項７において、
前記無線端末は、
無線ネットワークシステムにおいて共有された前記通信品質を数値的に評価し、周波数ごとに通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ最良の通信品質で通信できる通信経路と周波数の組み合わせを選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、
前記無線ネットワークシステムの全体の通信を管理することを特徴とする無線端末。
【請求項９】
マルチホップ通信における無線端末の周波数を選択する周波数選択方法において、
互いに隣接する前記無線端末同士の通信品質を周波数ごとに計算し、前記通信品質を測定した時間と周波数の隣接度に応じて重み付けを加算して、通信品質を評価し、前記通信品質が高くなるように周波数を選択することを特徴とする周波数選択方法。
【請求項１０】
マルチホップ通信における無線端末の通信方法を制御するための通信制御方法において、
複数の前記無線端末の通信時間を同期させるための情報と、通信経路を決定するための情報と、周波数を決定するための情報とを、制御情報として他の無線端末に送信すると同時に、前記制御情報の送受信によって周波数ごとに通信経路の通信品質の測定を実行することを特徴とする通信制御方法。
【請求項１１】
無線信号によって相互に接続し、マルチホップ通信を行う複数の無線端末から構成される無線ネットワークシステムであって、
前記無線端末は、
複数の周波数を使用して複数の前記無線端末と同時に通信するための通信手段と、
隣接する他の前記無線端末との通信品質を周波数ごとに複数同時に測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の複数の通信経路と通信時間と周波数を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段とを有し、
前記無線端末のうち少なくとも１つは、前記無線ネットワークシステムの通信を管理する基地局であって、
前記通信品質集計手段によって共有された前記通信品質を数値的に評価し周波数ごとに通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ良好な通信品質で通信できる通信経路と周波数を選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な複数の通信経路と周波数を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１２】
無線信号によって相互に接続し、マルチホップ通信を行う無線端末において、
複数の周波数を使用して複数の前記無線端末と同時に通信するための通信手段と、
隣接する他の前記無線端末との通信品質を周波数ごとに複数同時に測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の複数の通信経路と通信時間と周波数を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段とを有し、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な複数の通信経路と周波数を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線端末。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記無線端末は、
前記通信品質集計手段によって共有された前記通信品質を数値的に評価し周波数ごとに通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ最良の通信品質で通信できる通信経路と周波数を選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、
前記無線ネットワークシステムの全体の通信を管理することを特徴とする無線端末。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記無線端末は、無線ネットワークシステムの全体の通信を管理する基地局であって、
前記通信品質集計手段によって共有された前記通信品質を数値的に評価し、周波数ごとに通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、
前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ良好な通信品質で通信できる通信経路と周波数を選択するように制御情報を生成する経路選択手段と、
前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的に、且つ、同時に繰り返し実行することにより、通信品質の良好な複数の通信経路と周波数を使用して無線通信を行うことを特徴とする無線端末。
【請求項１５】
請求項１２において、
前記無線端末は、
複数の周波数を使用して複数の前記無線端末と同時に通信するための通信手段と、
隣接する他の前記無線端末との通信品質を周波数ごとに複数同時に測定するための通信品質測定手段と、
前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、
他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の複数の通信経路と通信時間と周波数を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段と、
近隣の他の前記無線端末との通信品質を周波数ごとに測定するための、通信品質測定手段とを有し、
前記通信品質に関する情報を他の無線端末に送信し、他の前記無線端末からの制御命令に従って、自身の通信経路と周波数を設定することを特徴とする無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＰＡＮ（Personal Area Network）などに代表される無線ネットワークシステムを構成する基地局や無線端末などの通信機器と、これらの管理方式、および、無線通信経路の制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとして無線ＬＡＮ，ＲＦＩＤ，センサネットワークなどが発展，普及し多くの利便性がもたらされている。これらの無線技術は日常生活だけでなく産業分野での利用も広がっており、例えば、プラントの各種機器の監視や制御を目的としてワイヤレスセンサなどが設置されている。
【０００３】
これら各種のセンサによって取得されたデータは、無線ネットワークを介して中央操作室などに集約され、プラント全体の管理に利用される。従って、プラントの運用において、これらのセンサデータを失うことは重大事故等につながる可能性があるため、高い信頼性が要求される。
【０００４】
しかしながら、プラントでは複雑に張り巡らされた配管や、金属製の設備によりフェージングの影響を受けやすく、安定した無線通信を行うことが非常に困難である。そこで、時々刻々変化する電波状況を常時測定し、最適な通信経路を選択することによって確実にデータ通信を行う方法が、特許文献１や特許文献２などに示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５２７８６号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの特許文献では、通常のデータ通信の他に、定期的に経路の品質測定のためのデータを送受信することによって、リンク間のエラーレートや電波強度を測定し、これらの測定データを総合的に評価したうえで、より最適な経路を選択するという方法をとっている。
【０００７】
しかしながら、無線経路の品質を測定するためにデータを送受信するため、例えば、リアルタイムにセンサデータを送受信したい場合や、より多くのセンサデータを送受信したい場合などには、通信速度の低下や遅延の増大などが生じる可能性がある。
【０００８】
また、これらの特許文献ではネットワークが単一周波数を使用して構成されていることが前提であり、例えば、通信の信頼性を高めるため複数の周波数を同時に使用する場合などについては言及されていない。
【０００９】
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明は、無線端末間の同期信号を利用して、周波数ごとに無線経路全体の監視を行い、同期信号によって選択した経路への切替えや周波数変更を指示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、無線信号によって相互に接続しマルチホップ通信を行う複数の無線端末から構成される無線ネットワークシステムにおいて、前記無線端末は、隣接する他の前記無線端末との通信品質を測定するための通信品質測定手段と、前記通信品質の情報を他の無線端末と共有するための通信品質集計手段と、他の前記無線端末から受信した制御情報に従って、自身の通信経路と通信時間を制御し、他の前記無線端末へ送信する制御情報を生成するための通信制御手段を有し、前記無線端末のうち少なくとも１つは前記無線ネットワークシステムの全体の通信を管理する基地局であって、前記通信品質集計手段によって共有された前記通信品質を数値的に評価し通信経路の優劣を判定する通信品質評価手段と、前記無線ネットワークシステムを構成する前記無線端末がそれぞれ最良の通信品質で通信できる通信経路を選択するように制御情報を生成する経路選択手段とを有し、前記通信品質の測定と前記制御情報の送信を定期的且つ同時に繰り返し実行することにより、常に通信品質の良好な通信経路を使用して無線通信を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、監視用パケットによる通信負荷の増加を抑えることが可能であり、また、複数の周波数，通信経路から最適な通信手段を選択し、通常のデータ通信を阻害することなく高速に切替えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を実施例として説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施例１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線ネットワークシステム１の構成例を示した図である。本図に示すように、無線ネットワークシステム１は、無線端末基地局２（以後、基地局２と略す）と無線端末３とから構成される。
【００１４】
基地局２および、無線端末３は複数存在しても良く、互いに無線によってデータ通信を行う。直接通信できない基地局２や無線端末３同士は、マルチホップ通信によってデータを送受信する。マルチホップ通信における接続形態としては、スター型やツリー型の構成であっても良いし、動的に経路を変更可能なメッシュ型であっても良い。ここでは、図１のような通信経路４によって互いに接続できるものとして説明する。
【００１５】
基地局２は図２のように、処理部５と記憶部６と無線通信部７とから構成される。処理部５はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、記憶部６に保存されたプログラムを実行することにより、無線通信部７に送受信するデータの処理や、後述する通信品質集計部８，通信品質評価部９，経路選択部１０，通信制御部１１の機能を実現する。記憶部６は、処理部５が実行するプログラムの保持や、処理部５のワークエリアとして機能する。
【００１６】
なお、基地局２の処理部５における通信品質評価部９や経路選択部１０の機能は、基地局とネットワークで接続された外部機器、たとえばパソコンやサーバなどで実行されても良い。無線通信部７は他の基地局２や無線端末３と無線によりデータ通信を行う機能と、他の基地局２や無線端末３との間の通信品質を測定するための通信品質測定部１２と、電波を送受信するためのアンテナ１３とを有している。測定する通信品質の例としては、電波受信強度，パケットエラーレート，ビットエラーレート，信号／ノイズ比，データ転送速度などが挙げられる。
【００１７】
無線端末３は、基地局２と同様に処理部５と記憶部６と無線通信部７とから構成される。記憶部６と無線通信部７の機能は基地局２と同様である。処理部５はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、記憶部６に保存されたプログラムを実行することにより、無線通信部７に送受信するデータの処理や、通信品質集計部８と通信制御部１１の機能を実現する。従って、基地局２３は無線端末３として動作することも可能であるため、無線端末３の図は省略する。
【００１８】
なお、本明細書では、マルチホップ通信において、基地局２に近い側で接続している無線端末３を親局と定義し、逆に基地局２から離れた側で通信している無線端末３を子局と定義する。また、通信の「上位」または「上り」とはデータの伝送方向が基地局側に向かっていることとし、「下位」または「下り」とはデータの伝送方向が基地局と逆の方向へ向かっていることとする。
【００１９】
したがって、図１のネットワーク構成において、基地局２は必ず親局であり、その場合、無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂは基地局２の子局となる。また、無線端末３Ａまたは無線端末３Ｂを親局とした場合には、無線端末３Ｃおよび無線端末３Ｄは子局となる。
【００２０】
通信品質集計部８は、通信品質測定部１２が測定した通信品質のデータを時系列に記憶部６へ保存し、所定のタイミングで無線通信部７により親局へ送信する機能を有する。また、自分が親局の場合には子局から送信されてきた通信品質のデータを記憶部６へ保存し、所定のタイミングでさらに上位の親局へ送信する機能を有する。
【００２１】
したがって、通信品質集計部８の機能により、無線ネットワークシステム１における全経路の通信品質の時系列的なデータは、基地局２へ集められる。通信品質評価部９は、基地局２に集められた通信品質に関するデータを記憶部６に保存し、無線ネットワークシステム１の全経路の通信状態について数値的に評価する機能を有する。
【００２２】
経路選択部１０は通信品質評価部９の評価結果をもとに、各無線端末３が最も効果的にデータ通信を実現できる通信経路４を決定する。通信制御部１１は経路選択部１０の決定に従って通信制御情報を生成し、無線通信部７を介して子局へ送信する。通信制御情報には子局の通信経路や通信の同期をとるための情報などが含まれており、詳細は後述する。
【００２３】
無線ネットワークシステム１において、基地局２や無線端末３の通信経路４を選択するための処理について、図３のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００２４】
まず、基地局２は通信制御情報を子局へ送信する（処理３０１）。次に、通信制御情報を受信した子局はその経路の通信品質を測定し、通信品質集計部８により、記憶部６に保存、もしくは、親局宛のデータに付加して送信する（処理３０２）。ここで、子局は通信制御情報を正しく受信したことを示すために応答データを親局に返信しても良い。その場合、親局は子局からの応答が無ければ、再送処理を所定の回数だけ繰り返す（処理３０３）。親局は子局からの応答データによってその通信経路４の品質を測定することもできる。次に、通信制御情報を受信した無線端末３は、通信制御情報で定義された方法に従って、自分の親局や子局へデータを送信する（処理３０４）。データとしては一般のユーザデータの他、通信制御情報などの制御データであっても良い。当該データを受信した子局または親局は、処理３０２と同様に通信品質を測定する（処理３０５）。また、このデータに関して、処理３０３と同様に再送処理を所定の回数繰り返しても良い（処理３０６）。
【００２５】
以上、処理３０１から処理３０６の処理を所定回数または所定時間繰り返すことによって、基地局２には各経路の通信品質が集められる（処理３０７）。そこで、基地局２の通信品質評価部と経路選択部は、無線ネットワークシステム１の全経路の通信品質を評価し、最適な通信経路４を選択する（処理３０８）。通信品質の評価方法と最適な通信経路４の選択方法については詳細を後述する。ここで、現在使用している通信経路４を変更する必要が生じた場合には（処理３０９）、次に送信する通信制御情報に経路の変更情報を付加する（処理３１０）。以降、処理３０１からの処理を再び繰り返し実行することにより、無線ネットワークシステム１では各無線端末３は、常に通信品質の良好な経路を選択して互いに通信する。
【００２６】
以下、本発明の無線ネットワークシステム１における、通信データの流れを図４に従って詳細に説明する。例として、図４（ａ）に示すように基地局２は子局である無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂと接続し、無線端末３Ａは子局である無線端末３Ｃと接続し、無線端末３Ｂは子局である無線端末３Ｄと接続しているものとする。また、基地局２のアドレスを００とし、無線端末３Ａ，無線端末３Ｂ，無線端末３Ｃ，無線端末３Ｄのアドレスをそれぞれ、０１，０２，０３，０４とする。
【００２７】
まず、基地局２は無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂに対して通信制御情報を送信する（処理４０１）。この通信制御情報は例えば、図５に示すようなデータフレーム５０（以降、フレーム５０と略す）で構成されている。通信制御情報は、ユニキャスト通信により無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂに対して個別に送信されても良いし、ブロードキャスト通信によって同時に無線端末３Ａと無線端末３Ｂに対して送信されても良い。図５にユニキャスト通信を行う場合のフレーム５０の例を、図６にブロードキャスト通信を行う場合のフレーム５０の例をそれぞれ示す。
【００２８】
フレーム５０のヘッダ情報に含まれる情報の例としては、開始コード，種別，フレーム長，シーケンス番号，再送回数などが挙げられる。フッタ情報に含まれる情報の例としては、ＣＲＣなどの冗長化符号，終了コードなどが挙げられる。また、フレーム５０内のデータの順番やサイズなどには特に制限は無く、他の既存技術に関わる情報が含まれていても良い。送信先アドレスには子局のアドレスを設定し、送信元アドレスには自分のアドレスを設定する。
【００２９】
また、同期情報には子局がデータ送信を行うタイミング、例えば、送信開始時間や送信可能な割当時間などを設定する。例として、フレーム５１では、無線端末３Ａに対して、データ送信を開始できる時間は０、データ送信が可能な割当時間は２と設定している。
【００３０】
なお、開始時間は通信制御情報を受信した時間などを基準とする相対的な時間でも良いし、絶対時間を使用しても良い。ただし、絶対時間を使用する場合には無線端末３は時刻を知る手段、例えばリアルタイムクロックなどを有しているものとする。
【００３１】
また、ここでは単純な整数値を用いて雑駁に値を設定しているが、実際にはフレーム５０が空中を伝播する時間や、データ処理時間，フレーム５０の再送時間などを考慮して、より詳細に値を設定しても良い。また、開始時間と割当時間はフレーム５０の種別等に応じて複数パターンを設定しても良い。
【００３２】
さらに、開始時間や割当時間は使用せずに、予め所定の時間でタイムスロットを定義しておき、タイムスロットの順番を設定するなどの方法でも良い。経路情報には、子局の通信経路４に関する情報を設定する。
【００３３】
例えば、図５のフレーム５０のように、全ての子局のアドレスと、その経路が有効であるか否かを設定する。本例では、全ての子局の経路情報を設定しているが、通信経路４の情報は各無線端末３が個別に保有しておき、経路変更時に差分のみを設定するという方法でも良い。
【００３４】
図６のように、ブロードキャストによるフレーム５０でも、基本的な構造はユニキャストの場合と同様である。ただし、送信先アドレスにはＦＦなどのブロードキャストアドレスを設定し、同期情報と経路情報は、子局のアドレスごとにデータテーブル６０として設定する。ブロードキャストではユニキャストよりも、フレーム５０の送信回数が抑えられるが、１つのフレーム５０の長さが増加する。
【００３５】
以降は、ユニキャストでの通信を例として説明するが、ブロードキャストでも同様のことが実現可能である。
【００３６】
処理４０１によって、基地局２から通信制御情報を受信した無線端末３は、同期情報に従ったタイミングで、データを送信する。例えば、無線端末３Ａは基地局２宛のデータ送信（処理４０２）と、子局への通信制御情報の送信（処理４０３）を割当時間内に実行する。処理４０２および処理４０３のデータ送信は順番が逆でも良いし、ブロードキャスト送信によって纏めて実行しても良いし、割当時間内であれば複数回通信を行っても良い。
【００３７】
処理４０２における親局宛のデータには、図７に示すように、自分が測定した経路の通信品質と、子局が測定した通信品質の情報を付加して送信する。例えば、図７（ａ）のように、全ての経路の通信品質を付加する。または、図７（ｂ）のようにデータの伝送方向が異なっていても同じ経路の通信品質に関しては、その平均値を付加もしくは、どちらか一方の通信品質を付加する。
【００３８】
フレーム５１に示す通信制御情報では、無線端末３Ａは通信の割当時間として２が設定されており、無線端末３Ｃが有効な子局として設定されている。そこで、無線端末３Ａから子局への通信制御情報は、例えば、フレーム５３に示すように、無線端末３Ｃに対しては開始時間を１、割当時間を１として設定する。
【００３９】
また、フレーム５３の経路情報については、対象の無線端末３Ｃは子局を持たないため何も設定しない。処理４０３における無線端末３Ａから無線端末３Ｃへのデータ送信は、通信制御情報と一般データとを纏めて送信しても良いし、分割して送信しても良い。次に、無線端末３Ａから通信制御情報を受信した無線端末３Ｃは、処理４０２と同様に、設定された開始時間と割当時間に従って親局へデータを送信する（処理４０４）。
【００４０】
以降、無線端末３Ｂや無線端末３Ｄに関しても同様である。例えばフレーム５２に示すような通信制御情報を受信した無線端末３Ｂは親局へのデータ送信（処理４０５）と、子局への通信制御情報もしくはデータ送信を行う（処理４０６）。子局への通信制御情報は例えば、フレーム５４のように設定される。その後、無線端末３Ｄは親へのデータ送信を行う（処理４０７）。
【００４１】
以上のようにして、データの送受信を繰り返し実行する過程で、基地局２には各無線端末３から通信品質に関する情報が集められる。基地局２は経路全体の通信品質を評価し、より良い通信経路４を選択する。
【００４２】
例えば、基地局２は図４（ｂ）に示すように、無線端末３Ｄと親局との通信経路４を変更したとする。この場合のデータの流れを図４（ｂ）に従って説明する。
【００４３】
まず、基地局２は例えば、フレーム５５やフレーム５６のように通信制御情報を設定して、無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂに送信する（処理４０８）。
【００４４】
無線端末３Ａは受信した通信制御情報を元に、親局へのデータ送信を行う（処理４０９）。
【００４５】
さらに、二つの子局、無線端末３Ｃ、および無線端末３Ｄに対して、通信制御情報をそれぞれ、例えばフレーム５３やフレーム５７のように設定し送信する（処理４１０，処理４１２）。
【００４６】
次に、無線端末３Ｃおよび無線端末３Ｄは同様に、親局へのデータ送信を実行する（処理４１１，処理４１３）。ここで、処理４１０から処理４１３は、フレーム５５によって設定された割当時間である３の範囲内において複数回実行されても良いし、順番も任意で構わない。
【００４７】
最後に、無線端末３Ｂは親局へのデータ送信を行う（処理４１４）が、有効な子局が無くなったため、通信制御情報の送信は行わない。
【００４８】
以上のようにして、無線ネットワークシステム１は、通信品質の測定や評価を行い、最適な経路選択を実行する。以下に、通信品質の評価方法および最適な経路の選択方法に関して図８および図９を用いて詳しく説明する。
【００４９】
基地局２には各無線端末３から送られてきた経路の品質情報が集められる。例えば、図８に示すように、基地局２と無線端末３Ａとの間の通信品質が４、無線端末３Ａと無線端末３Ｃとの間の通信品質が２、基地局２と無線端末３Ｃとの間の通信品質が６であったとする。同様に他の経路の通信品質に関しても図８に示す通りであるとする。通信品質の値は、各通信経路４の品質を数値的に比較できるものであれば何でも良い。
【００５０】
ここでは例えば、通信品質の値をその経路におけるエラー率として取り扱う。すなわち、基地局２と無線端末３Ａとはエラー率４％で通信するものと定義する。エラー率とは単純にフレーム５０のエラー率でも良いし、ビットエラー率であっても良い。通信品質としては、他にも先に述べたように、受信電波強度やＳ／Ｎ比などをもとに導出した値でも良い。
【００５１】
このように、基地局２の通信品質評価部９は、まず各経路の１ホップあたりの通信品質を定義する（処理９０１）。
【００５２】
次に、通信品質評価部９は、マルチホップ通信における通信品質、すなわち、各無線端末３から基地局２までの全経路の総合的な通信品質を計算する（処理９０２）。例えば、無線端末３Ｃから基地局２へデータ送信する場合のデータ到達率を計算すると以下のようになる。ここで、データ到達率とはエラー無くデータが送信される確立、つまり、「１００−エラー率（％）」として定義する。また、無線端末３Ａを介してデータを送信する場合を、「経路Ｃ⇒Ａ⇒基」のように略す。
【００５３】
経路Ｃ⇒Ａ⇒基では、（１００−２）×（１００−４）÷１００＝９４.０８％となる。
経路Ｃ⇒Ｂ⇒基では、（１００−３）×（１００−３）÷１００＝９４.０９％となる。
経路Ｃ⇒基では、（１００−６）＝９４％となる。
【００５４】
同様に、無線端末３Ｄから基地局２へのデータ到達率を計算すると次のようになる。
【００５５】
経路Ｄ⇒Ａ⇒基では、（１００−４）×（１００−４）÷１００＝９２.１６％となる。
経路Ｄ⇒Ｂ⇒基では、（１００−２）×（１００−３）÷１００＝９５.０６％となる。
経路Ｄ⇒基では、（１００−８）＝９２％となる。
【００５６】
同様にして通信品質評価部９は全ての経路について通信品質を計算し、その結果から、経路選択部１０は、最もデータ到達率が高くなる通信経路４を選択する（処理９０３）。例えば、無線端末３Ｃと基地局２の経路は「経路Ｃ⇒Ｂ⇒基」、無線端末３Ｄと基地局２の経路は「経路Ｄ⇒Ｂ⇒基」となる。ここで、無線端末３Ｂはどちらの経路でも使用することになるため、無線端末３Ｂでの処理負荷の増大が懸念される。
【００５７】
したがって、選択した経路に重複した経路や無線端末３がある場合には、その影響を考慮して経路の選定を行っても良い（処理９０４）。例えば、重複する経路がある場合には、他の経路が候補として存在するか否かを判断し（処理９０５）、その候補が十分品質の良い経路であればそれを選択する（処理９０６）。処理９０６の判断基準は、通信品質評価部９において予め所定の値を設定しても良いし、平均値や標準偏差などを求めてそれらの値を基準に閾値を設定しても良い。
【００５８】
本例では、無線端末３Ｃから基地局２へデータを伝送する場合、「経路Ｃ⇒Ａ⇒基」でも「経路Ｃ⇒Ｂ⇒基」と同等に高いデータ到達率を実現できる。
【００５９】
したがって、経路が重複する「経路Ｃ⇒Ｂ⇒基」ではなく、「経路Ｃ⇒Ａ⇒基」を選択し直しても良い（処理９０３）。
【００６０】
最後に、選択した経路に問題が無ければ、その経路を有効な経路として決定する（処理９０７）。ここで、処理９０２において、各経路の評価を行う際にホップ数の少ない経路、すなわち、「経路Ｃ⇒基」や「経路Ｄ⇒基」経路がより優先的に選択されるように、何らかの重み付けを行っても良い。また、経路の評価を行う際に、ここではデータ到達率を例として用いたが、単純な数値処理によって行っても良い。例えば、以下のように単純に加算または乗算し、数値の少ない経路を選択するなどの方法がある。
【００６１】
経路Ｃ⇒Ａ⇒基では、４＋２＝６（加算）または、４×２＝８（乗算）
経路Ｃ⇒Ｂ⇒基では、３＋３＝６（加算）または、４×２＝８（乗算）
経路Ｃ⇒基では、６（加算）または、６（乗算）
【００６２】
このように、基地局２は集計した通信品質をもとにして、通信品質評価部９と経路選択部１０により、最適な通信経路４を選択することができる。以上、本実施形態によれば、無線ネットワークシステム１において、各無線端末３間の通信品質を定周期で測定し、常に最適な通信経路４を使用してデータ通信を実行することが可能である。
【実施例２】
【００６３】
以下、本発明の実施例２について、図面を参照して詳細に説明する。
【００６４】
本発明の実施形態に係る無線ネットワークシステム１の構成例は図１と同様であるため、ここでは省略する。
【００６５】
本実施例における基地局２は、図１０のように、処理部５と記憶部６と無線通信部７とから構成される。処理部５はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、記憶部６に保存されたプログラムを実行することにより、無線通信部７に送受信するデータの処理や、通信品質集計部８，通信品質評価部９，経路選択部１０，通信制御部１１，周波数選択部１４の機能を実現する。記憶部６は、処理部５が実行するプログラムの保持や、処理部５のワークエリアとして機能する。
【００６６】
なお、基地局２の処理部５における通信品質評価部９や経路選択部１０や周波数選択部１４の機能は、基地局とネットワークで接続された外部機器、たとえばパソコンやサーバなどで実行されても良い。
【００６７】
無線通信部７は他の基地局２や無線端末３と無線によりデータ通信を行う機能と、他の基地局２や無線端末３との間の通信品質を測定するための通信品質測定部１２と、電波を送受信するためのアンテナ１３と、無線通信の周波数を切替えるための周波数切替部１５を有している。
【００６８】
無線端末３は、基地局２と同様に処理部５と記憶部６と無線通信部７とから構成される。記憶部６と無線通信部７の機能は基地局２と同様である。処理部５はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、記憶部６に保存されたプログラムを実行することにより、無線通信部７に送受信するデータの処理や、通信品質集計部８と通信制御部１１の機能を実現する。従って、基地局２は無線端末３として動作することも可能であるため、無線端末３の図は省略する。
【００６９】
通信品質集計部８は、通信品質測定部１２が周波数ごとに測定した通信品質のデータを時系列に記憶部６へ保存し、所定のタイミングで無線通信部７により親局へ送信する機能を有する。また、自分が親局の場合には子局から送信されてきた通信品質のデータを周波数ごとに記憶部６へ保存し、所定のタイミングでさらに上位の親局へ送信する機能を有する。したがって、通信品質集計部８の機能により、無線ネットワークシステム１における全経路の周波数ごとの通信品質に関する時系列的なデータが基地局２へ集められる。
【００７０】
通信品質評価部９は、基地局２に集められた通信品質に関するデータを記憶部６に保存し、無線ネットワークシステム１の全経路の通信状態について周波数ごとに数値的に評価する機能を有する。
【００７１】
経路選択部１０は、通信品質評価部９の評価結果をもとに、各無線端末３が最も効果的にデータ通信を実現できる通信経路４を決定する。周波数選択部１４は、通信品質評価部９の評価結果をもとに、各無線端末３が電波干渉を最も受けにくい周波数を決定する。
【００７２】
通信制御部１１は、経路選択部１０および周波数選択部１４の決定に従って通信制御情報を生成し、無線通信部７を介して子局へ送信する。通信制御情報には子局の通信経路や通信の同期をとるための情報、使用する周波数に関する情報などが含まれており、詳細は後述する。
【００７３】
本実施例の無線ネットワークシステム１において、基地局２や無線端末３の通信経路４と使用する周波数を選択するための処理について、図１１のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００７４】
まず、基地局２また無線端末３は使用する周波数を設定する（処理１１０１）。ここで、基地局２は周波数選択部１４によって周波数を決定する。ただし、はじめは所定のパターンやランダムで使用する周波数を決定する。無線端末３は親局から受信した通信制御情報に従って周波数を決定する。
【００７５】
次に、基地局２または無線端末３はデータを親局または子局へ送信する（処理１１０２）。
【００７６】
データを受信した子局または親局はその経路の通信品質を測定し、通信品質集計部８により、記憶部６に保存、もしくは、親局宛のデータに付加して送信する（処理１１０３）。
【００７７】
ここで、受信側はデータを正しく受信したことを示すために応答データを返信し、送信側は応答データを受信できなければ、再送処理を所定の回数だけ繰り返しても良い（処理１１０４）。この場合、送信側は応答データの受信によってその通信経路４の品質を測定することもできる。
【００７８】
以上のように、基地局２と無線端末３は周波数を変更しながら通信を行い、所定回数または所定時間繰り返すことによって、基地局２には各経路の周波数ごとの通信品質が集められる（処理１１０５）。
【００７９】
そこで、基地局２の通信品質評価部，経路選択部と周波数選択部は、全経路の周波数ごとの通信品質を評価し、最適な通信経路４と周波数を選択する（処理１１０６）。通信品質の評価方法と、最適な通信経路４および周波数の選択方法については詳細を後述する。
【００８０】
親局は現在使用している通信経路４や周波数を変更する必要が生じた場合には（処理１１０７）、次に送信する通信制御情報に経路の変更情報や使用する周波数の情報を付加する（処理１１０８）。
【００８１】
以降、処理１１０１からの処理を再び繰り返し実行することにより、本実施例では各無線端末３は、常に通信品質の良好な経路および周波数を選択して互いに通信する。
【００８２】
以下、本実施例における、通信データの流れを図１２に従って詳細に説明する。例として、図１２に示すように基地局２は子局である無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂと接続し、無線端末３Ａは子局である無線端末３Ｃと接続し、無線端末３Ｂは子局である無線端末３Ｄと接続しているものとする。また、基地局２のアドレスを００とし、無線端末３Ａ，無線端末３Ｂ，無線端末３Ｃ，無線端末３Ｄのアドレスをそれぞれ、０１，０２，０３，０４とする。
【００８３】
まず、基地局２は無線端末３Ａに対して通信制御情報を送信する（処理１２０１）。この通信制御情報は例えば、図１３に示すようなフレーム１３０で構成されている。通信制御情報は、実施例１の場合と同様に、ユニキャスト通信により無線端末３に対して個別に送信されても良いし、ブロードキャスト通信によって同時に複数の無線端末３に送信されても良い。図１３ではユニキャスト通信を行う場合のフレーム１３０の例を示す。フレーム１３０のヘッダ情報やフッタ情報，送信先アドレス，送信元アドレス，同期情報，経路情報は実施例１におけるフレーム５０と同様である。
【００８４】
また、図１４に、ブロードキャストによるフレーム１３０を示す。基本的な構造はユニキャストの場合と同様であるが、送信先アドレスにはＦＦなどのブロードキャストアドレスを設定し、周波数や同期情報，経路情報は、子局のアドレスごとにデータテーブル６０として設定する。
【００８５】
ここでは、ユニキャスト通信を行う場合の例について説明する。親局周波数には通信制御情報を受信した無線端末３が使用する周波数を設定する。経路情報における子局の周波数には、接続する子局が使用する周波数を設定する。
【００８６】
したがって、経路情報における子局との接続が有効か無効かの設定は無くても良い。すなわち、親局と同じ周波数であれば有効、異なる周波数であれば無効としても良い。
【００８７】
処理１２０１によって、基地局２から通信制御情報としてフレーム１３１を受信した無線端末３は、自分の周波数を１に設定し、同期情報に従ったタイミングで、データを送信する。
【００８８】
例えば、無線端末３Ａは基地局２宛のデータ送信（処理１２０２）と、子局への通信制御情報の送信（処理１２０５）を割当時間内に実行する。処理１２０２および処理１２０５のデータ送信は順番が逆でも良いし、ブロードキャスト送信によって纏めて実行しても良いし、割当時間内であれば複数回通信を行っても良い。
【００８９】
処理１２０２における親局宛のデータには、実施例１と同様に自分が測定した経路の通信品質と、子局が測定した通信品質の情報を付加して送信する。ただし、この通信品質の情報には使用した周波数に関する情報も付加する。
【００９０】
フレーム１３１に示す通信制御情報では、無線端末３Ａは通信の割当時間として２が設定されており、無線端末３Ｃが同じ周波数の子局として設定されている。そこで、無線端末３Ａから子局への通信制御情報は、例えば、フレーム１３３に示すように、無線端末３Ｃに対しては開始時間を１、割当時間を１として設定する。
【００９１】
また、フレーム５３の経路情報については、対象の無線端末３Ｃは子局を持たないため何も設定しない。親局周波数には１を設定する。処理１２０５における無線端末３Ａから無線端末３Ｃへのデータ送信は、通信制御情報と一般データとを纏めて送信しても良いし、分割して送信しても良い。
【００９２】
次に、無線端末３Ａから通信制御情報を受信した無線端末３Ｃは、処理１２０２と同様に、設定された周波数，開始時間と割当時間に従って親局へデータを送信する（処理１２０６）。
【００９３】
以降、無線端末３Ｂや無線端末３Ｄに関しても同様である。例えばフレーム１３２に示すような通信制御情報を受信した無線端末３Ｂは親局へのデータ送信（処理１２０４）と、子局への通信制御情報もしくはデータ送信を行う（処理１２０７）。
【００９４】
子局への通信制御情報は、例えば、フレーム１３４のように設定される。その後、無線端末３Ｄは親へのデータ送信を行う（処理１２０８）。ここで、例えば、処理１２０３〜処理１２０４と、処理１２０５〜処理１２０６はそれぞれ異なる周波数を使用しているため同時に実行、すなわち開始時間が同一であっても良い。
【００９５】
次に、基地局２の決定により、無線端末Ｄが親局を無線端末Ｂから無線端末Ｃに変更し、周波数を１から２に変更する場合のデータの流れを説明する。
【００９６】
まず、基地局２は処理１２０１と同様に、無線端末Ａに例えばフレーム１３５に示すような通信制御情報を送信する（処理１２０９）。
【００９７】
無線端末Ａは処理１２０２および、処理１２０５と同様に、基地局２へのデータ送信（処理１２１０）および、無線端末Ｃへ通信制御情報の送信または一般データの送信（処理１２０７）を実施する。
【００９８】
無線端末Ｄは、処理１２０６と同様に、親局である無線端末Ａにデータ送信を行う（処理１２１２）。ここで、無線端末Ａはフレーム１３５に示されるように、アドレス０４の無線端末Ｄとは自分と同じ周波数１で接続していることを認識する。
【００９９】
従って、無線端末Ａは無線端末Ｄへも、例えばフレーム１３７に示すような通信制御情報を送信する（処理１２１５）。その後、無線端末Ｄは親局の無線端末Ａにデータを送信する（処理１２１６）。
【０１００】
ここで、基地局は無線端末Ａと同様に、周波数２を使用して無線端末Ｂに対しても、例えば、フレーム１３６に示すような通信制御情報を送信する（処理１２１３）。
【０１０１】
無線端末Ｂは自分と同じ周波数２で通信する子局がいないため、基地局とだけ通信を実行する（処理１２１４）。
【０１０２】
ここで、例えば、処理１２１１〜処理１２１２と、処理１２１３〜処理１２１４はそれぞれ異なる周波数を使用しているため同時に実行、すなわち開始時間が同一であっても良い。また、同様に処理１２０９〜処理１２１０と処理１２０７〜処理１２０８についても、同時に実行して良い。
【０１０３】
また、本説明では簡単のために通信制御情報に設定する周波数を１つだけとしたが、複数の周波数を設定して、その中から順番に選択、もしくはランダムに選択するという方法をとっても良い。
【０１０４】
さらに、周波数変更を指示する場合には、対象の無線端末３、本例ではアドレス０４の無線端末Ｄに対して、フレーム１３１やフレーム１３２に示すように、事前に変更の予告（２⇒１）を行うことによって、高速に周波数の変更を実施できる。つまり、処理１２１５において、無線端末Ｄは周波数が２から１に変更されていることを事前に知らなければ、周波数をスキャンするための余分な時間を要する。
【０１０５】
以上のようにして、本実施例では、周波数を変更しながら通信品質の測定や評価を行い、最適な経路および周波数を選択して通信を行う。
【０１０６】
以下に、通信品質の評価方法および最適な経路と周波数の選択方法に関して詳しく説明する。
【０１０７】
まず、第一の方法として実施例１の図８および図９で示した通信経路の評価を周波数ごとに実施し、最適な経路と周波数を選択するという方法があげられる。また、その他に例えば以下に示すような方法がある。
【０１０８】
各無線端末３は、自分がデータ通信を行っていない時には、周波数切替部１５によって定期的に周波数を変更しながら、通信品質測定部１２によって各周波数における干渉電力を測定しているものとする。
【０１０９】
例えば、通信品質として、図１５に示すように周波数および時間ごとの干渉電力分布１５０を測定する。
【０１１０】
本図では、ある無線端末３において、周波数を４段階（Ｆ＝１〜４）に変更した場合に、各周波数において時間（Ｔ＝０〜３）ごとの干渉電力Ｐを示している。例えば、周波数Ｆ＝１の時間Ｔ＝０における干渉電力Ｐ＝１０となっている。ここで、周波数Ｆ＝ｆ（ｆ＝０〜４）かつ時間Ｔ＝ｔ（ｔ＝０〜３）における干渉電力をＰ（ｆ，ｔ）とする。
【０１１１】
すなわち、Ｐ（１，０）＝１０となる。ただし、時間Ｔは絶対的な時間ではなく、測定した順番であっても良い。本例では、時間Ｔ＝０が最も古い測定点であり、時間Ｔ＝３が最新の測定点であるとする。
【０１１２】
また、周波数については、Ｆ＝１〜４まで順番に互いに隣接した周波数帯であるとする。すなわち周波数Ｆ＝１と周波数Ｆ＝２は最も隣接しており、周波数Ｆ＝１と周波数Ｆ＝４は最も離れた周波数である。同様に、周波数Ｆ＝２と周波数Ｆ＝３、および、周波数Ｆ＝３と周波数Ｆ＝４はそれぞれ隣接しているものとする。
【０１１３】
図１５に示すような干渉電力分布１５０が与えられた場合に、まず周波数Ｆ＝１についての時間経過を考慮した干渉度１５１を求める。例えば、過去に測定された干渉電力より、新しく測定された干渉電力を重視して干渉度を計算する。周波数Ｆ＝ｆにおける時間経過を考慮した干渉度１５２をＩｔ（ｆ）とした場合、Ｉｔ（ｆ）を次式（１）で定義する。
【０１１４】
【数１】
2010035068.tif 000003
【０１１５】
式（１）において、α（ｔ）は時間に関する重み付けであり、例えばα（０）＝０，α（１）＝１，α（２）＝２，α（３）＝３とすれば、過去の干渉電力より新しい干渉電力の方をより重視していることになる。式（１）に従って、周波数Ｆ＝１〜４までの干渉度を計算した結果を図１５に示す。すなわち、Ｉｔ（１）＝４１，Ｉｔ（２）＝１０，Ｉｔ（３）＝３９，Ｉｔ（４）＝３１となる。
【０１１６】
この結果を受けて、周波数Ｆ＝２を最も電波干渉の少ない周波数として選択しても良い。また、次に示すようにさらに隣接する周波数の干渉電力も考慮した干渉度１５２を使用しても良い。この場合の干渉度をＩｆ（ｆ）とし、次式（２）で定義する。
【０１１７】
【数２】
2010035068.tif 000004
【０１１８】
式（２）において、ｉは周波数Ｆ＝ｆに対する隣接度を示す。すなわち、ｆ＝２に対して、ｉ＝−１であれば、隣の周波数ｆ＝２−１＝１を示す。同様に、ｆ＝２に対して、ｉ＝１であれば、周波数ｆ＝２＋１＝３を示す。ただし、ｉ＝０であれば自分の周波数を示し、ｉ＝−２やｉ＝２については、本例では該当する周波数が無いので無効とし、値は０として計算する。
【０１１９】
また、β（ｉ）は隣接する周波数の干渉度に対する重み付けであり、例えばβ（０）＝１，β（−１）＝β（１）＝０.５，β（−２）＝β（２）＝０.１とすれば、より近い周波数の干渉度ほど、より大きく影響することになる。この場合に、周波数Ｆ＝１〜４について干渉度１５２を計算した結果を図１５に示す。
【０１２０】
すなわち、Ｉｆ（１）＝６４.４，Ｉｆ（２）＝５３.１，Ｉｆ（３）＝６３.６，Ｉｆ（４）＝５１.５となる。したがって、隣接する周波数の干渉度を考慮に入れた場合には、周波数Ｆ＝４が最も干渉の少ない周波数として選択できる。なお、本例で使用した数値は一例であり、周波数の種類や数，時間の数については特に制限は無い。
【０１２１】
このように、各無線端末３において測定した干渉電力をもとに、その無線端末３における最適な周波数を選択することができる。本実施形態によれば、無線ネットワークシステム１において、各無線端末３間の通信品質を定周期で測定し、常に最適な通信経路４および周波数を使用してデータ通信を実行することが可能である。
【実施例３】
【０１２２】
以下、本発明の実施例３について、図面を参照して詳細に説明する。
【０１２３】
本発明の実施形態に係る無線ネットワークシステム１の構成例は図１と同様であるため、ここでは省略する。
【０１２４】
本実施例における基地局２は、図１６に示すように処理部５と記憶部６と複数の無線通信部７とから構成される。処理部５はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、記憶部６に保存されたプログラムを実行することにより、複数の無線通信部７に送受信するデータの処理や、通信品質集計部８，通信品質評価部９，経路選択部１０，通信制御部１１，周波数選択部１４の機能を実現する。
【０１２５】
記憶部６は、処理部５が実行するプログラムの保持や、処理部５のワークエリアとして機能する。無線通信部７は実施例２における無線通信部７と同等の機能を有する。ただし、周波数切替部は無くても良い。なお、基地局２の処理部５における通信品質評価部９や経路選択部１０の機能は、基地局とネットワークで接続された外部機器、たとえばパソコンやサーバなどで実行されても良い。
【０１２６】
無線端末３は、基地局２と同様に処理部５と記憶部６と複数の無線通信部７とから構成される。記憶部６と無線通信部７の機能は基地局２と同様である。処理部５はＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、記憶部６に保存されたプログラムを実行することにより、無線通信部７に送受信するデータの処理や、通信品質集計部８と通信制御部１１の機能を実現する。
【０１２７】
従って、基地局２は無線端末３として動作することも可能であるため、無線端末３の図は省略する。本実施例の基地局２および無線端末３は、複数の無線通信部７を有するので、各無線通信部が異なる周波数を使用すれば、同時に複数の無線端末３と通信を行うことが可能である。
【０１２８】
通信品質集計部８は、複数の無線通信部７の通信品質測定部１２が周波数ごとに測定した通信品質のデータを時系列に記憶部６へ保存し、所定のタイミングで何れかの無線通信部７により親局へ送信する機能を有する。
【０１２９】
また、自分が親局の場合には子局から送信されてきた通信品質のデータを周波数ごとに記憶部６へ保存し、所定のタイミングでさらに上位の親局へ送信する機能を有する。
【０１３０】
したがって、通信品質集計部８の機能により、無線ネットワークシステム１における全経路の各無線通信部７における周波数ごとの通信品質に関する時系列的なデータが基地局２へ集められる。
【０１３１】
通信品質評価部９は、基地局２に集められた通信品質に関するデータを記憶部６に保存し、無線ネットワークシステム１の全経路の通信状態について無線通信部７や周波数ごとに数値的に評価する機能を有する。
【０１３２】
経路選択部１０は、通信品質評価部９の評価結果をもとに、各無線端末３が最も効果的にデータ通信を実現できる通信経路４を無線通信部７ごとに決定する。周波数選択部１４は、通信品質評価部９の評価結果をもとに、各無線端末３が電波干渉を最も受けにくい周波数を無線通信部７ごとに決定する。
【０１３３】
通信制御部１１は、基地局２の経路選択部１０および周波数選択部１４の決定に従って通信制御情報を生成し、無線通信部７を介して子局へ送信する。その際に、使用する無線通信部７の選択も行う。通信制御情報には子局の通信経路や通信の同期をとるための情報，使用する周波数，無線通信部７に関する情報などが含まれており、詳細は後述する。
【０１３４】
本実施例の無線ネットワークシステム１において、基地局２や無線端末３の通信経路４と使用する周波数を選択するための処理は、実施例１や実施例２と同様にして実行できるので説明を省略する。
【０１３５】
以下、本実施例における、通信データの流れを図１２に従って詳細に説明する。例として、図１７に示すように基地局２は無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂとそれぞれ異なる周波数で接続し、無線端末３Ａは無線端末３Ｃおよび無線端末３Ｄと接続し、無線端末３Ｂは無線端末３Ｃおよび無線端末３Ｄと接続しているものとする。
【０１３６】
また、基地局２のアドレスを００とし、無線端末３Ａ，無線端末３Ｂ，無線端末３Ｃ，無線端末３Ｄのアドレスをそれぞれ、０１，０２，０３，０４とする。
【０１３７】
まず、基地局２は、無線端末３Ａおよび無線端末３Ｂに対して異なる周波数で同時に通信制御情報を送信する（処理１７０１，処理１７０２）。
【０１３８】
この通信制御情報は、例えば、図１８に示すようなフレーム１８０で構成されている。
【０１３９】
通信制御情報は、実施例１および実施例２の場合と同様に、ユニキャスト通信により無線端末３に対して個別に送信されても良いし、ブロードキャスト通信によって同時に複数の無線端末３に送信されても良い。
【０１４０】
図１８では、ユニキャスト通信を行う場合のフレーム１８０の例を示す。フレーム１３０のヘッダ情報やフッタ情報，送信先アドレス，送信元アドレス，同期情報，経路情報は実施例１におけるフレーム５０と同様である。
【０１４１】
また、図１９に、ブロードキャストによるフレーム１８０を示す。基本的な構造はユニキャストの場合と同様であるが、送信先アドレスにはＦＦなどのブロードキャストアドレスを設定し、周波数や同期情報，経路情報は、子局のアドレスごとにデータテーブル６０として設定する。
【０１４２】
ここでは、ユニキャスト通信を行う場合の例について説明する。
【０１４３】
親局周波数には通信制御情報を受信した無線端末３の各無線通信部が使用する周波数を１つ以上設定する。経路情報における子局の周波数には、接続する子局が使用する周波数を設定する。
【０１４４】
したがって、経路情報における子局との接続が有効か無効かの設定は無くても良い。すなわち、親局と同じ周波数であれば有効、異なる周波数であれば無効としても良い。処理１７０１によって、基地局２から通信制御情報としてフレーム１８１を受信した無線端末３Ａは、無線通信部７の何れか１つの周波数を１に設定し、同期情報に従ったタイミングで、データを送信する。また、残りの無線通信部７のうち何れか１つの周波数を２に設定する。
【０１４５】
ここで、例えば、無線端末３Ａは基地局２宛のデータ送信（処理１７０３）と、子局への通信制御情報の送信（処理１７０５，処理１７０９）を割当時間内に実行する。処理１７０３，処理１７０５，処理１７０９のデータ送信は順番が異なっても良いし、ブロードキャスト送信によって纏めて実行しても良いし、割当時間内であれば複数回通信を行っても良い。
【０１４６】
処理１７０２における親局宛のデータには、実施例１と同様に自分が測定した経路の通信品質と、子局が測定した通信品質の情報を付加して送信する。ここで、無線端末２は、通信品質の測定を周波数１だけでなく、周波数２においても同時に実施することが可能である。ただし、通信品質の情報には使用した周波数や無線通信部７に関する情報も付加する。
【０１４７】
フレーム１８１に示す通信制御情報では、無線端末３Ａは通信の割当時間として３が設定されており、無線端末３Ｃおよび無線端末３Ｄが同じ周波数１の子局として設定されている。そこで、無線端末３Ａから子局への通信制御情報は、例えば、フレーム１８３やフレーム１８４に示すように設定する。
【０１４８】
処理１７０５や処理１７０９における無線端末３Ａから子局へのデータ送信は、通信制御情報と一般データとを纏めて送信しても良いし、分割して送信しても良い。次に、無線端末３Ａから通信制御情報を受信した無線端末３Ｃや無線端末３Ｄは、処理１７０３と同様に、設定された周波数，開始時間と割当時間に従って親局へデータを送信する（処理１７０８，処理１７１１）。
【０１４９】
一方、処理１７０２によって基地局２から通信制御情報としてフレーム１８２を受信した無線端末３Ｂに関しても、無線端末３Ａの場合と同様に、無線通信部７の何れか１つの周波数を２に設定し、同期情報に従ったタイミングで、データを送信する。また、残りの無線通信部７のうち何れか１つの周波数を１に設定する。
【０１５０】
以降、同様に親局へのデータ送信（処理１７０４）と子局への通信制御情報の送信やデータ送信（処理１７０６，処理１７０９）を実行する。無線端末３Ｃおよび無線端末３Ｄへの通信制御情報の設定例を、図１８のフレーム１８５やフレーム１８６に示す。無線端末３Ｂから通信制御情報を受信した子局も全く同様に、親局へのデータ送信を行う（処理１７０８，処理１７１２）。
【０１５１】
以上の処理において、無線端末３Ａと子局との通信処理、および、無線端末３Ｂと子局との通信処理は、それぞれ異なる周波数１および２を使用しているため同時に実行可能である。最適な通信経路および最適な周波数の選択方法に関しては実施例１や実施例２と同様にして行うことができる。
【０１５２】
以上、本実施形態によれば、複数の無線通信部７で異なる周波数を使用することにより、高速なデータ通信が可能である。更に、異なる周波数の通信品質の測定データを同時に収集できるため、実施例１や実施例２よりも高速に、最適な経路および周波数を選択して通信を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＰＡＮ（Personal Area Network）などに代表される無線ネットワークシステムを構成する基地局や無線端末などの通信機器等に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明に係る無線ネットワークシステム１の構成例を示した図である。
【図２】実施例１の無線端末基地局２の構成例を示した図である。
【図３】実施例１の無線ネットワークシステム１における通信品質測定と経路選択処理の例を示したフローチャートである。
【図４】実施例１の無線ネットワークシステム１におけるデータフローの例を示したシーケンス図である。
【図５】通信制御情報のユニキャスト通信におけるデータフレーム５０の例を示した図である。
【図６】通信制御情報のブロードキャスト通信におけるデータフレーム５０の例を示した図である。
【図７】通信品質のデータ例を示した図である。
【図８】通信品質の測定結果の例を示した図である。
【図９】最適な通信経路４を決定する処理の例を示したフローチャートである。
【図１０】実施例２の無線端末基地局２の構成例を示した図である。
【図１１】無線ネットワークシステム１における通信品質測定，経路と周波数選択処理の例を示したフローチャートである。
【図１２】実施例２の無線ネットワークシステム１におけるデータフローの例を示したシーケンス図である。
【図１３】通信制御情報のユニキャスト通信におけるデータフレーム１３０の例を示した図である。
【図１４】通信制御情報のブロードキャスト通信におけるデータフレーム１３０の例を示した図である。
【図１５】通信品質のデータ例を示した図である。
【図１６】実施例３の無線端末基地局２の構成例を示した図である。
【図１７】実施例３の無線ネットワークシステム１におけるデータフローの例を示したシーケンス図である。
【図１８】通信制御情報のユニキャスト通信におけるデータフレーム１８０の例を示した図である。
【図１９】通信制御情報のブロードキャスト通信におけるデータフレーム１８０の例を示した図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１  無線ネットワークシステム
２  無線端末基地局
３  無線端末
４  通信経路
５  処理部
６  記憶部
７  無線通信部
８  通信品質集計部
９  通信品質評価部
１０  経路選択部
１１  通信制御部
１２  通信品質測定部
１３  アンテナ
１４  周波数選択部
１５  周波数切替部、
５０，１３０，１８０  フレーム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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