(57)【要約】【課題】コグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上可能な無線装置を提供する。【解決手段】無線装置３は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０へ直接アクセスする経路ＭＬ１と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線装置４，１を介して基地局１０へアクセスする経路ＭＬ２とを有する。そして、無線装置３は、経路ＭＬ１を用いて基地局１０へパケットを送信するときの平均遅延時間と、経路ＭＬ２を用いて基地局１０へパケットを送信するときの平均遅延時間とが一致するように２つの経路ＭＬ１，ＭＬ２へパケットを分配して基地局１０へ送信する。【選択図】図１
2010109825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分配されたパケットを相互に異なる無線システムを用いて基地局へ送信する複数の無線モジュールと、
前記複数の無線モジュールを用いて形成される前記基地局までの複数の経路における複数の平均遅延時間を検出し、その検出した複数の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを前記複数の無線モジュールに分配する分配手段とを備える無線装置。
【請求項２】
前記複数の無線モジュールは、
第１の無線システムを用いて前記基地局に直接アクセスする第１の無線モジュールと、
前記第１の無線システムと異なる第２の無線システムを用いて前記基地局に直接アクセスする第２の無線モジュールとを含み、
前記分配手段は、前記第１の無線モジュールを用いて形成される前記基地局までの第１の経路における平均遅延時間と、前記第２の無線モジュールを用いて形成される前記基地局までの第２の経路における平均遅延時間とが相互に近づくようにパケットを前記第１および第２の無線モジュールに分配する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記複数の無線モジュールは、
第１の無線システムを用いて前記基地局に直接アクセスする第１の無線モジュールと、
マルチホップによって無線通信を行なう第３の無線システムを用いて前記基地局へパケットを送信する第３の無線モジュールとを含み、
前記分配手段は、前記基地局側において当該無線装置に隣接する隣接無線装置へ前記第３の無線モジュールを用いてパケットを送信するときの平均遅延時間と、前記隣接無線装置から前記基地局へマルチパス・マルチホップによってパケットを送信するときの平均遅延時間との和を前記第３の無線モジュールを用いてマルチパス・マルチホップによって前記パケットを前記基地局へ送信するときの第１の平均遅延時間として求め、前記第１の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの第２の平均遅延時間と、前記第１の平均遅延時間とが相互に近づくようにパケットを前記第１および第２の無線モジュールに分配する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項４】
前記複数の無線モジュールは、
第１の無線システムを用いて前記基地局に直接アクセスする第１の無線モジュールと、
前記第１の無線システムと異なる第２の無線システムを用いて前記基地局に直接アクセスする第２の無線モジュールと、
マルチホップによって無線通信を行なう第３の無線システムを用いて前記基地局へパケットを送信する第３の無線モジュールとを含み、
前記分配手段は、前記第１の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの第１の経路における第１の平均遅延時間、前記第２の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの第２の経路における第２の平均遅延時間、および前記第３の無線モジュールを用いて前記パケットをマルチパス・マルチホップによって前記基地局へ送信するときの第３の経路における第３の平均遅延時間を求め、その求めた第１から第３の平均遅延時間が相互に近づくように前記パケットを前記第１から第３の無線モジュールへ分配する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項５】
前記分配手段は、前記複数の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの複数の経路から、平均遅延時間が最大である第１の経路と、前記平均遅延時間が最小である第２の経路とを選択し、前記選択した第１の経路から前記第２の経路へパケットを分配するパケット分配処理を繰り返し行なうことによって前記複数の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを前記複数の無線モジュールに分配する、請求項１に記載の無線装置。
【請求項６】
前記分配手段は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記パケット分配処理を行なったときの前記複数の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が前記選択した最小平均遅延時間よりも大きく、かつ、前記最大平均遅延時間がｔ−１回目の前記パケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配されたパケット量と同じパケット量をｔ＋１回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配する、請求項５に記載の無線装置。
【請求項７】
前記分配手段は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記パケット分配処理を行なったときの前記複数の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が前記選択した最小平均遅延時間以下であり、かつ、前記最大平均遅延時間がｔ−１回目の前記パケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配されたパケット量よりも少ないパケット量をｔ＋１回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配する、請求項５に記載の無線装置。
【請求項８】
前記分配手段は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記パケット分配処理を行なったときの前記複数の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間がｔ−１回目の前記パケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも大きいとき、ｔ回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配されたパケット量よりも多いパケット量をｔ＋１回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配する、請求項５に記載の無線装置。
【請求項９】
相互に異なる複数の無線システムを用いて無線通信を行なう基地局と、
前記パケットを前記基地局へ直接送信する第１および第２の無線モジュールと、マルチホップによって前記基地局へパケットを送信する第３の無線モジュールとを含む第１の無線装置と、
マルチパス・マルチホップによって前記基地局へパケットを送信するマルチパス・マルチホップ経路上において前記基地局からｍ（ｍは正の整数）ホップ目の位置に配置されるとともに、前記第１から第３の無線モジュールを含む第２の無線装置と、
前記マルチパス・マルチホップ経路上において前記基地局からｍ＋１ホップ目の位置に配置されるとともに、前記第１から第３の無線モジュールを含む第３の無線装置とを備え、
前記第１の無線装置は、前記第１および第２の無線モジュールによる２つの経路における２つの平均遅延時間が相互に近づくように前記第１および第２の無線モジュールへ前記パケットを分配することによって前記パケットを前記基地局へ直接送信し、
前記第２および第３の無線装置の各々は、前記第１から第３の無線モジュールによる３つの経路における３つの平均遅延時間が相互に近づくように前記第１から第３の無線モジュールへ前記パケットを分配することによって前記パケットを前記基地局へ送信する、無線ネットワーク。
【請求項１０】
前記基地局は、自己を宛先とし、かつ、経路遅延時間を零とする第１の制御パケットを前記複数の無線システムの全てを用いてブロードキャストし、
前記第１の無線装置は、前記第１および第２の無線モジュールを用いて前記基地局からの前記第１の制御パケットを受信し、その受信した第１の制御パケットに含まれる経路遅延時間と、前記第１の制御パケットを受信した第１および第２の無線モジュールにおける平均遅延時間とに基づいて、前記第１および第２の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの第１の平均遅延時間を求め、前記基地局を転送先とし、かつ、前記第１の平均遅延時間を経路遅延時間とする第２の制御パケットを生成してブロードキャストし、
前記第２の無線装置は、前記基地局側において前記第２の無線装置に隣接する隣接無線装置から前記第２の制御パケットを受信し、その受信した第２の制御パケットに含まれる経路遅延時間と、前記第２の制御パケットを受信した第１から第３の無線モジュールにおける平均遅延時間とに基づいて、前記第１から第３の無線モジュールを用いてマルチパス・マルチホップによって前記パケットを前記基地局へ送信するときの第２の平均遅延時間を求め、前記隣接無線装置を転送先とし、かつ、前記第２の平均遅延時間を経路遅延時間とする第３の制御パケットを生成してブロードキャストし、
前記第３の無線装置は、前記第２の無線装置から前記第３の制御パケットを受信し、前記第３の無線モジュールを用いて前記パケットを前記第２の無線装置へ送信したときの平均遅延時間を前記受信した第３の制御パケットに含まれる経路遅延時間に加算して前記第３の無線モジュールを用いてマルチパス・マルチホップによって前記パケットを前記基地局へ送信するときの第１の経路における平均遅延時間を求め、前記第１の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの第２の経路における平均遅延時間と、前記第２の無線モジュールを用いて前記パケットを前記基地局へ送信するときの第３の経路における平均遅延時間とを求め、その求めた３個の平均遅延時間が相互に近づくように前記パケットを前記第１から第３の無線モジュールを分配して前記パケットを前記基地局へ送信する、請求項９に記載の無線ネットワーク。
【請求項１１】
前記第３の無線装置は、前記第１から第３の経路における複数の平均遅延時間に基づいて、最大の平均遅延時間を有する遅延最大経路と最小の平均遅延時間を有する遅延最小経路とを選択し、前記選択した遅延最大経路から前記遅延最小経路へパケットを分配するパケット分配処理を繰り返し行なうことによって前記複数の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを前記第１から第３の無線モジュールに分配する、請求項１０に記載の無線ネットワーク。
【請求項１２】
前記第３の無線装置は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記パケット分配処理を行なったときの前記第１から第３の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が前記選択した最小平均遅延時間よりも大きく、かつ、前記最大平均遅延時間がｔ−１回目の前記パケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配されたパケット量と同じパケット量をｔ＋１回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配する、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１３】
前記第３の無線装置は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記パケット分配処理を行なったときの前記第１から第３の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が前記選択した最小平均遅延時間以下であり、かつ、前記最大平均遅延時間がｔ−１回目の前記パケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配されたパケット量よりも少ないパケット量をｔ＋１回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配する、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【請求項１４】
前記第３の無線装置は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目の前記パケット分配処理を行なったときの前記第１から第３の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間がｔ−１回目の前記パケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも大きいとき、ｔ回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配されたパケット量よりも多いパケット量をｔ＋１回目の前記パケット分配処理において前記第１の経路から前記第２の経路へ分配する、請求項１１に記載の無線ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線装置およびそれを備えた無線ネットワークに関し、特に、無線通信環境に適した無線システムを異なる複数の無線システムから選択して無線通信を行なう無線装置およびそれを備えた無線ネットワークに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＥＥＥ８０２系の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の多様な無線システムの利用拡大が進んでいる。また、ユビキタス通信においては、センサーネットワークが構成され、ＺｉｇＢｅｅ等の近距離無線システムの利用も予想される。
【０００３】
このような、無線システムは、利用拡大と多様化とが急速に進み、異なる周波数帯域および異なる通信方式を持つ多様な無線システムが混在する無線通信環境となりつつあり、多様なアプリケーションの利用が期待されている。
【０００４】
一方、無線リソースは、有限であるため、無線システムの利用拡大と多様化に伴い、無線リソースの枯渇が懸念される。この問題を解決する技術として、コグニティブ無線技術が提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
そして、コグニティブ無線技術は、異なる複数の無線システムを装備した基地局と、同様に異なる複数の無線システムを装備した端末装置とのネットワークにおいて、無線通信状況およびユーザ要求に応じて、複数の無線システムを適宜使い分け、または同時に利用する技術である。
【非特許文献１】原田，“コグニティブ無線を利用した通信システムに関する基礎検討”，信学技報，ＳＲ２００５−１７，ｐｐ．１１７−１２４，２００５．
【非特許文献２】J. Little, “A Proof of the Queueing Formula L=λW”, Opre Res J. 18:172-174, 1961.
【非特許文献３】滝沢、谷口、山中、山口、小花，“コグニティブ無線ネットワークにおけるマルチホップアクセス経路の有効性解析”，情処論文誌，Ｖｏｌ．４８，Ｎ０．７，ｐｐ．２４０５−２４１８，２００７．
【非特許文献４】Yu ZHENG, Kejie LU, Dapeng WU, and Yuguang FANG, “Performance Analysis Of Frame-Burst-based Medium Access Control Protocols Under Imperfect Wireless Channels”, International Jounal of Intelligent Control and Systems, Vol. 10, No.1, pp43-51, 2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の方式を用いて、各端末装置が相互に異なる通信方式によって無線通信を行なうコグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上させることは困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上可能な無線装置を提供することである。
【０００８】
また、この発明の別の目的は、コグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上可能な無線装置を備えた無線ネットワークを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、無線装置は、複数の無線モジュールと、分配手段とを備える。複数の無線モジュールは、分配されたパケットを相互に異なる無線システムを用いて基地局へ送信する。分配手段は、複数の無線モジュールを用いて形成される基地局までの複数の経路における複数の平均遅延時間を検出し、その検出した複数の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを複数の無線モジュールに分配する。
【００１０】
好ましくは、複数の無線モジュールは、第１および第２の無線モジュールを含む。第１の無線モジュールは、第１の無線システムを用いて基地局に直接アクセスする。第２の無線モジュールは、第１の無線システムと異なる第２の無線システムを用いて基地局に直接アクセスする。そして、分配手段は、第１の無線モジュールを用いて形成される基地局までの第１の経路における平均遅延時間と、第２の無線モジュールを用いて形成される基地局までの第２の経路における平均遅延時間とが相互に近づくようにパケットを第１および第２の無線モジュールに分配する。
【００１１】
好ましくは、複数の無線モジュールは、第１および第３の無線モジュールを含む。第１の無線モジュールは、第１の無線システムを用いて基地局に直接アクセスする。第３の無線モジュールは、マルチホップによって無線通信を行なう第３の無線システムを用いて基地局へパケットを送信する。そして、分配手段は、基地局側において当該無線装置に隣接する隣接無線装置へ第３の無線モジュールを用いてパケットを送信するときの平均遅延時間と、隣接無線装置から基地局へマルチパス・マルチホップによってパケットを送信するときの平均遅延時間との和を第３の無線モジュールを用いてマルチパス・マルチホップによってパケットを基地局へ送信するときの第１の平均遅延時間として求め、第１の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの第２の平均遅延時間と、第１の平均遅延時間とが相互に近づくようにパケットを第１および第２の無線モジュールに分配する。
【００１２】
好ましくは、複数の無線モジュールは、第１から第３の無線モジュールを含む。第１の無線モジュールは、第１の無線システムを用いて基地局に直接アクセスする。第２の無線モジュールは、第１の無線システムと異なる第２の無線システムを用いて基地局に直接アクセスする。第３の無線モジュールは、マルチホップによって無線通信を行なう第３の無線システムを用いて基地局へパケットを送信する。そして、分配手段は、第１の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの第１の経路における第１の平均遅延時間、第２の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの第２の経路における第２の平均遅延時間、および第３の無線モジュールを用いてパケットをマルチパス・マルチホップによって基地局へ送信するときの第３の経路における第３の平均遅延時間を求め、その求めた第１から第３の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを第１から第３の無線モジュールへ分配する。
【００１３】
好ましくは、分配手段は、複数の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの複数の経路から、平均遅延時間が最大である第１の経路と、平均遅延時間が最小である第２の経路とを選択し、選択した第１の経路から第２の経路へパケットを分配するパケット分配処理を繰り返し行なうことによって複数の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを複数の無線モジュールに分配する。
【００１４】
好ましくは、分配手段は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目のパケット分配処理を行なったときの複数の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が選択した最小平均遅延時間よりも大きく、かつ、最大平均遅延時間がｔ−１回目のパケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配されたパケット量と同じパケット量をｔ＋１回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配する。
【００１５】
好ましくは、分配手段は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目のパケット分配処理を行なったときの複数の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が選択した最小平均遅延時間以下であり、かつ、最大平均遅延時間がｔ−１回目のパケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配されたパケット量よりも少ないパケット量をｔ＋１回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配する。
【００１６】
好ましくは、分配手段は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目のパケット分配処理を行なったときの複数の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間がｔ−１回目のパケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも大きいとき、ｔ回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配されたパケット量よりも多いパケット量をｔ＋１回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配する。
【００１７】
また、この発明によれば、無線ネットワークは、基地局と、第１から第３の無線装置とを備える。基地局は、相互に異なる複数の無線システムを用いて無線通信を行なう。第１の無線装置は、パケットを基地局へ直接送信する第１および第２の無線モジュールと、マルチホップによって基地局へパケットを送信する第３の無線モジュールとを含む。第２の無線装置は、マルチパス・マルチホップによって基地局へパケットを送信するマルチパス・マルチホップ経路上において基地局からｍ（ｍは正の整数）ホップ目の位置に配置されるとともに、第１から第３の無線モジュールを含む。第３の無線装置は、マルチパス・マルチホップ経路上において基地局からｍ＋１ホップ目の位置に配置されるとともに、第１から第３の無線モジュールを含む。そして、第１の無線装置は、第１および第２の無線モジュールによる２つの経路における２つの平均遅延時間が相互に近づくように第１および第２の無線モジュールへパケットを分配することによってパケットを基地局へ直接送信する。第２および第３の無線装置の各々は、第１から第３の無線モジュールによる３つの経路における３つの平均遅延時間が相互に近づくように第１から第３の無線モジュールへパケットを分配することによってパケットを基地局へ送信する。
【００１８】
好ましくは、基地局は、自己を宛先とし、かつ、経路遅延時間を零とする第１の制御パケットを複数の無線システムの全てを用いてブロードキャストする。第１の無線装置は、第１および第２の無線モジュールを用いて基地局からの第１の制御パケットを受信し、その受信した第１の制御パケットに含まれる経路遅延時間と、第１の制御パケットを受信した第１および第２の無線モジュールにおける平均遅延時間とに基づいて、第１および第２の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの第１の平均遅延時間を求め、基地局を転送先とし、かつ、第１の平均遅延時間を経路遅延時間とする第２の制御パケットを生成してブロードキャストする。第２の無線装置は、基地局側において第２の無線装置に隣接する隣接無線装置から第２の制御パケットを受信し、その受信した第２の制御パケットに含まれる経路遅延時間と、第２の制御パケットを受信した第１から第３の無線モジュールにおける平均遅延時間とに基づいて、第１から第３の無線モジュールを用いてマルチパス・マルチホップによってパケットを基地局へ送信するときの第２の平均遅延時間を求め、隣接無線装置を転送先とし、かつ、第２の平均遅延時間を経路遅延時間とする第３の制御パケットを生成してブロードキャストする。第３の無線装置は、第２の無線装置から第３の制御パケットを受信し、第３の無線モジュールを用いてパケットを第２の無線装置へ送信したときの平均遅延時間を、受信した第３の制御パケットに含まれる経路遅延時間に加算して第３の無線モジュールを用いてマルチパス・マルチホップによってパケットを基地局へ送信するときの第１の経路における平均遅延時間を求め、第１の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの第２の経路における平均遅延時間と、第２の無線モジュールを用いてパケットを基地局へ送信するときの第３の経路における平均遅延時間とを求め、その求めた３個の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを第１から第３の無線モジュールを分配してパケットを基地局へ送信する。
【００１９】
好ましくは、第３の無線装置は、第１から第３の経路における複数の平均遅延時間に基づいて、最大の平均遅延時間を有する遅延最大経路と最小の平均遅延時間を有する遅延最小経路とを選択し、選択した遅延最大経路から遅延最小経路へパケットを分配するパケット分配処理を繰り返し行なうことによって複数の平均遅延時間が相互に近づくようにパケットを第１から第３の無線モジュールに分配する。
【００２０】
好ましくは、第３の無線装置は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目のパケット分配処理を行なったときの第１から第３の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が選択した最小平均遅延時間よりも大きく、かつ、最大平均遅延時間がｔ−１回目のパケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配されたパケット量と同じパケット量をｔ＋１回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配する。
【００２１】
好ましくは、第３の無線装置は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目のパケット分配処理を行なったときの第１から第３の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間および最小平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間が選択した最小平均遅延時間以下であり、かつ、最大平均遅延時間がｔ−１回目のパケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも小さいとき、ｔ回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配されたパケット量よりも少ないパケット量をｔ＋１回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配する。
【００２２】
好ましくは、第３の無線装置は、ｔ（ｔは２以上の整数）回目のパケット分配処理を行なったときの第１から第３の経路の複数の平均遅延時間から、最大平均遅延時間を選択し、その選択した最大平均遅延時間がｔ−１回目のパケット分配処理を行なったときの最大平均遅延時間よりも大きいとき、ｔ回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配されたパケット量よりも多いパケット量をｔ＋１回目のパケット分配処理において第１の経路から第２の経路へ分配する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、複数の無線モジュールと送信先との間で確立される複数の無線経路における複数の平均遅延時間が相互に近づくように複数の無線経路にパケットを分配して無線通信が行なわれる。
【００２４】
従って、この発明によれば、コグニティブ無線ネットワークにおける通信効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態による無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワーク１００は、無線装置１〜９，１１，１２と、基地局１０，２０とを備える。
【００２７】
無線装置１〜９，１１，１２および基地局１０，２０は、ＩＥＥＥ８０２．１６のＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）セル５０内に存在する。
【００２８】
そして、無線装置１，２および基地局１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）セル６０内に存在し、無線装置８，９および基地局２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの無線ＬＡＮセル７０内に存在する。
【００２９】
また、無線装置３〜７，１１，１２は、セル５０内においてセル６０，７０外に存在する。
【００３０】
無線ＷＡＮセル５０の通信範囲は、無線ＬＡＮセル６０，７０の通信範囲より広い。そして、例えば、無線ＷＡＮセル５０の半径は、１０００ｍであり、無線ＬＡＮセル６０，７０の半径は、５０ｍである。
【００３１】
基地局１０は、例えば、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）の基地局であり、基地局２０は、例えば、ＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）の基地局である。そして、基地局１０，２０は、それぞれ、有線ケーブル３１，３２によってゲートウェイ３０に接続され、ゲートウェイ３０は、有線ケーブル３３によってネットワーク４０に接続される。ネットワーク４０は、有線によって通信を行なうネットワークである。
【００３２】
無線装置１〜９，１１，１２の各々は、後述するように、複数の無線システムを装備し、その装備した複数の無線システムを適宜使い分け、または同時に使用して基地局１０，２０にアクセスする。
【００３３】
より具体的には、無線装置１，２は、ＩＥＥＥ８０２．１６またはＩＥＥＥ８０２．１１ａによって基地局１０に独立にアクセスする。無線装置３，５は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０へ独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ無線通信によって無線装置１，４を介して基地局１０へアクセスする。無線装置４は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０へ独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ無線通信によって無線装置１を介して基地局１０へアクセスする。
【００３４】
無線装置６は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ無線通信によって無線装置７，８を介して基地局２０にアクセスする。無線装置７は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ無線通信によって無線装置８を介して基地局２０にアクセスする。無線装置８，９は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって基地局２０に独立にアクセスする。無線装置１１は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ無線通信によって無線装置１２，９を介して基地局２０にアクセスする。無線装置１２は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に独立にアクセスするとともに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ無線通信によって無線装置９を介して基地局２０にアクセスする。
【００３５】
つまり、無線装置１，２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって基地局１０に直接アクセスする無線リンクＭＬ１と、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に直接アクセスする無線リンクＭＬ２とを有する。そして、無線装置１，２の各々は、後述する方法によって、自己と送信先との間における通信コストが最小となるように無線リンクＭＬ１，ＭＬ２にパケットを分配して無線通信を行なう。
【００３６】
また、端末装置３〜７，１１，１２の各々は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線通信を行なう無線リンクＭＬ３と、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局１０に直接アクセスする無線リンクＭＬ２とを有する。そして、端末装置３〜７，１１，１２の各々は、後述する方法によって、自己と送信先との間における通信コストが最小となるように無線リンクＭＬ２，ＭＬ３にパケットを分配して無線通信を行なう。
【００３７】
さらに、端末装置８，９は、無線リンクＭＬ１，ＭＬ２を有し、後述する方法によって、自己と送信先との間における通信コストが最小となるように無線リンクＭＬ１，ＭＬ２にパケットを分配して無線通信を行なう。
【００３８】
基地局１０は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって無線装置１〜９，１１，１２と無線通信を行ない、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって無線装置１，２と無線通信を行ない、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線装置３〜５と無線通信を行なうとともに、有線ケーブル３１およびゲートウェイ３０を介してネットワーク４０にアクセスする。
【００３９】
基地局２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって無線装置８，９と無線通信を行ない、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線装置６，７，１１，１２と無線通信を行なうとともに、有線ケーブル３２およびゲートウェイ３０を介してネットワーク４０にアクセスする。
【００４０】
図２は、図１に示す無線装置１の構成を示す概略ブロック図である。無線装置１は、アンテナ１２Ａと、無線モジュール１３〜１５と、スイッチング手段１６と、コントローラ１７と、アプリケーションプロセッサ１８と、探索モジュール１９と、バスＢＳとを含む。
【００４１】
スイッチング手段１６、コントローラ１７、アプリケーションプロセッサ１８および探索モジュール１９は、バスＢＳによって相互に接続される。無線モジュール１３〜１５は、スイッチング手段１６に接続される。
【００４２】
アンテナ１２Ａは、無線通信空間を介して他の無線装置からデータを受信し、その受信したデータを無線モジュール１３〜１５の少なくとも１つへ出力するとともに、無線モジュール１３〜１５の少なくとも１つからのデータを無線通信空間を介して他の無線装置へ送信する。
【００４３】
無線モジュール１３〜１５は、それぞれ、異なる無線システムを装備する。より具体的には、無線モジュール１３は、ＷｉＭＡＸシステム（ＩＥＥＥ８０２．１６）を装備し、無線モジュール１４は、無線システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）を装備し、無線モジュール１５は、複数の無線装置を介して無線通信を行なうマルチホップ無線システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）を装備する。
【００４４】
そして、無線モジュール１３は、ＷｉＭＡＸシステムを用いてアンテナ１２Ａを介して基地局１０と無線通信を行なう。この場合、無線モジュール１３は、２〜１１ＧＨｚの周波数、７５Ｍｂｐｓの最大伝送速度、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の変調方式およびＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）のアクセス方式を用いる。
【００４５】
また、無線モジュール１４は、ＷｉＦｉシステムを用いてアンテナ１２Ａを介して基地局１０または２０と無線通信を行なう。この場合、無線モジュール１４は、２．４ＧＨｚの周波数、５４Ｍｂｐｓの最大伝送速度、ＯＦＤＭの変調方式およびＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス方式を用いる。
【００４６】
更に、無線モジュール１５は、マルチホップ無線システムを用いて、基地局１０，２０のいずれかを送信先とする無線通信経路を確立し、その確立した無線通信経路を介して送信先と無線通信を行なう。この場合、無線モジュール１５は、２．４ＧＨｚの周波数、５４Ｍｂｐｓの最大伝送速度、ＤＳＳＳ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の変調方式およびＣＡＭＡ／ＣＡのアクセス方式を用いる。
【００４７】
このように、無線モジュール１３〜１５は、相互に異なる無線システムを装備し、その装備した無線システムを用いて、スイッチング手段１６から受けたパケットをスイッチング手段１６からの制御に従って単独または同時に送信する。
【００４８】
スイッチング手段１６は、バスＢＳを介してコントローラ１７からマルチホップ無線システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）による無線通信とＷｉＭＡＸシステム（ＩＥＥＥ８０２．１６）による無線通信とを併用する指示を受けると、探索モジュール１９から受けたパケット分配率に従って、アプリケーションプロセッサ１８から受けたパケットを無線モジュール１３，１５へ分配する。
【００４９】
また、スイッチング手段１６は、バスＢＳを介してコントローラ１７からＩＥＥＥ８０２．１６による無線通信とＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線通信とを併用する指示を受けると、探索モジュール１９から受けたパケット分配率に従って、アプリケーションプロセッサ１８から受けたパケットを無線モジュール１３，１４へ分配する。
【００５０】
更に、スイッチング手段１６は、バスＢＳを介してコントローラ１７からＩＥＥＥ８０２．１６による無線通信とＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線通信とＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線通信とを併用する指示を受けると、探索モジュール１９から受けたパケット分配率に従って、アプリケーションプロセッサ１８から受けたパケットを無線モジュール１３〜１５へ分配する。
【００５１】
コントローラ１７は、他の無線装置からＨｅｌｌｏメッセージを受信するとともに、その受信したＨｅｌｌｏメッセージから他の無線装置のＩＤを抽出し、その抽出したＩＤからなる隣接端末リストを作成する。
【００５２】
また、コントローラ１７は、無線装置１がＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線通信とＩＥＥＥ８０２．１６による無線通信とＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線通信との少なくとも２つを併用する指示をバスＢＳを介してスイッチング手段１６へ出力する。
【００５３】
更に、コントローラ１７は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線通信とＩＥＥＥ８０２．１６による無線通信とＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線通信との少なくとも２つを併用する場合、通信コストが最小になるようにパケットを無線モジュール１３〜１５の少なくとも２つへ分配するためのパケット分配率を探索するように探索モジュール１９を制御する。この場合、コントローラ１７は、パケット分配率を探索するための探索指示ＳＲＤを探索モジュール１９へ出力する。
【００５４】
更に、コントローラ１７は、経路テーブルを作成および保持し、探索モジュール１９から平均遅延時間を受けると、その受けた平均遅延時間によって経路テーブルを更新する。
【００５５】
更に、コントローラ１７は、無線装置１におけるトラフィック発生率を取得する。
【００５６】
アプリケーションプロセッサ１８は、パケットを生成し、その生成したパケットをスイッチング手段１６へ出力する。
【００５７】
探索モジュール１９は、コントローラ１７からパケット分配率の探索指示ＳＲＤを受けると、後述する方法によって、通信コストが最小になるようにパケットを無線モジュール１３〜１５の少なくとも２つへ分配するためのパケット分配率を探索し、その探索したパケット分配率をバスＢＳを介してスイッチング手段１６へ出力する。
【００５８】
また、探索モジュール１９は、後述するマルチパス・マルチホップアクセス経路における平均遅延時間を含むパケットを他の無線装置から受信すると、自己が搭載された無線装置から基地局１０（または基地局２０）までのマルチパス・マルチホップアクセス経路における平均遅延時間を後述する方法によって求め、その求めた平均遅延時間をコントローラ１７へ出力するとともに、基地局１０（または基地局２０）を宛先とし、その求めた平均遅延時間を含むパケットを生成して定期的にブロードキャストする。
【００５９】
なお、図１に示す無線装置２〜９，１１，１２の各々も、図２に示す無線装置１の構成と同じ構成からなる。
【００６０】
また、基地局１０は、無線モジュール１３，１４を装備し、基地局２０は、無線モジュール１４を装備する。そして、基地局１０は、無線モジュール１３によってＷｉＭＡＸシステムを用いた無線通信を無線装置１〜９，１１，１２と行なうとともに、無線モジュール１４によってＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線通信を無線装置１，２と行なう。基地局２０は、無線モジュール１４によってＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線通信を端末装置８，９と行なう。
【００６１】
このように、基地局１０は、ＩＥＥＥ８０２．１６の基地局の機能と、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのアクセスポイントの機能とを有する。また、基地局２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのアクセスポイントの機能のみを有する。
【００６２】
図１に示す無線ネットワーク１００においては、無線装置１〜９，１１，１２と基地局１０，２０との間における無線通信のスループットを維持し、かつ、その無線通信の遅延時間を低下させるために、後述するように、各無線装置１〜９，１１，１２が基地局１０，２０へアクセスするときに利用可能な複数の無線経路における複数の平均遅延時間が等しくなるように各無線経路にパケットを分配することが有効である。そこで、この有効性について説明する。
【００６３】
なお、以下においては、無線装置１〜９，１１，１２がマルチホップ無線システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）によって基地局１０，２０へアクセスする場合の経路は、無線装置１〜９，１１，１２から基地局１０，２０までのホップ数が最小である経路であることを前提として説明する。無線装置１〜９，１１，１２が一様に分布する無線通信環境においては、ホップ数が最小である経路がマルチホップ無線通信による経路として最適であるからである。
【００６４】
［数理モデル］
（ａ）単一リンクのコスト
図３は、単一リンクおよびマルチリンクを説明するための概念図である。無線装置ｉの無線モジュールｘへのパケットの平均到着率をＦｘｉ（ｐａｃｋｅｔｓ／ｓｅｃ）とし、無線装置ｉの無線モジュールｘにおける平均遅延時間をＴｘｉとした場合、この無線リンク内の平均パケット（待機パケットおよび処理中パケット）の数であるリンクコストｄｘｉは、Ｌｉｔｔｌｅの定理（非特許文献２）によって次式のようになる（図３参照）。
【００６５】
【数１】
2010109825.tif 000003
【００６６】
式（１）において、リンクコストｄｘｉは、無線装置ｉの無線モジュールｘによる基地局までの経路におけるリンクコストである。ここで、平均遅延時間とは、パケットが到着し、待ち行列で待機し、更にパケットの送信が完了するまでの時間の平均である。即ち、平均遅延時間は、各パケットの待ち行列内での待機時間と処理時間との和の平均である。
【００６７】
従って、リンクコストｄｘｉが高いとき、リンクは、より多くのパケットを有し、その負荷が高くなる。一方、リンクコストｄｘｉが低いとき、リンクは、より少ないパケットを有し、その負荷が低くなる。
【００６８】
ＷｉＭＡＸアクセス経路またはＩＥＥＥ８０２．１１ａによる経路は、単一リンクから構成されるため（図３参照）、その経路コストは、式（１）によって求められる。
【００６９】
（ｂ）ＩＥＥＥ８０２．１１によるリンクとＩＥＥＥ８０２．１６によるリンクとのパケット分配特性
非特許文献３は、ＩＥＥＥ８０２．１１によるリンクコスト（以下、「１１リンクコスト」と言う）およびＩＥＥＥ８０２．１６によるリンクコスト（以下、「１６リンクコスト」と言う）は、そのリンクへのパケット分配率に関して下に凸の単調増加関数であることを示す。即ち、非特許文献３は、１１リンクコストおよび１６リンクコストは、パケット到着率との間で次式の関係を有することを示す。
【００７０】
【数２】
2010109825.tif 000004
【００７１】
式（２）において、ｄ１１ｉは、無線装置ｉにおける１１リンクコストであり、Ｆ１１ｉは、無線装置ｉにおける１１リンクへのパケット到着率であり、ｄ１６ｉは、無線装置ｉにおける１６リンクコストであり、Ｆ１６ｉは、無線装置ｉにおける１６リンクへのパケット到着率である。
【００７２】
（ｃ）マルチパス・マルチホップアクセス経路のパケット分配特性
この発明においては、ＩＥＥＥ８０２．１６および／またはＩＥＥＥ８０２．１１ａによる基地局と無線装置との直接通信経路と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線装置間の通信経路とを併用した通信経路を「マルチパス・マルチホップアクセス経路」という。
【００７３】
（ｃ−１）マルチパス・マルチホップアクセス経路の構成
任意の無線装置ｉにおけるマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉは、ＩＥＥＥ８０２．１６による基地局とのリンク（以下、直接通信経路）Ｌ１６ｉと、無線装置ｉがＩＥＥＥ８０２．１１ａのセル内であれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる直接通信経路Ｌａｉと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇにより接続可能な隣接無線装置が存在する場合には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線装置間の通信経路Ｌｇｉとから構成される。
【００７４】
即ち、マルチパス・マルチホップアクセス経路は、接続可能な全ての無線モジュールを用いる経路である。但し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線装置間の通信経路は、その接続によってループ経路が発生しない条件で接続するものとする。
【００７５】
無線装置ｉからＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって接続される無線装置ｉ−１は、無線装置ｉと同様に、全ての無線モジュールを用いて経路を構成する。即ち、無線装置ｉ−１も、また、マルチパス・マルチホップアクセス経路を構成する。ここで、無線装置ｉ−１は、無線装置ｉよりも基地局側に配置された無線装置ｉに隣接する無線装置である。
【００７６】
このように、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉは、直接通信経路Ｌ１６ｉ，Ｌａｉと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップアクセス経路Ｌｇｉとが再帰的に接続される経路によって構成される。そして、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて、基地局との接続点に配置された無線装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる直接通信とＩＥＥＥ８０２．１６による直接通信とを併用するマルチパスアクセス経路を確立する。
【００７７】
従って、無線装置ｉから基地局までのマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉは、次式のように示される。
【００７８】
【数３】
2010109825.tif 000005
【００７９】
式（３）において、Ｌｇｉ→ｉ−１は、無線装置ｉから無線装置ｉ−１への無線装置間のリンクであり、Ｒ０は、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおける基地局との接続点となる無線装置０のマルチパスアクセス経路である。
【００８０】
（ｃ−２）マルチパスアクセス経路のパケット分配特性
任意の無線装置ｉがマルチパスアクセス経路を構成する場合、マルチパスアクセス経路ｒｉのコストｄｒｉは、式（１）によって、次式のように求められる。
【００８１】
【数４】
2010109825.tif 000006
【００８２】
式（４）において、Ｗｉは、無線装置ｉに接続されているＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線モジュールとＩＥＥＥ８０２．１６による無線モジュールとの集合である。また、Ｔｒｉは、無線装置ｉのマルチパスアクセス経路ｒｉの平均遅延時間である。更に、Ｔｋｉは、無線装置ｉの無線モジュールｋにおける平均遅延時間である。
【００８３】
式（４）から解るように、マルチアクセス経路のコストｄｒｉは、マルチアクセス経路を構成する通信経路のコストの和である。
【００８４】
ここで、無線装置ｉのマルチアクセス経路において任意の無線モジュールｋから無線モジュールｊへパケットを移動させた場合について説明する。
【００８５】
パケットの移動において、無線モジュールｋおよび無線モジュールｊ以外の無線モジュールにおいては、パケット移動を行なわない（パケット分配率は変わらない）とすると、パケット到着率Ｆｋｉとパケット到着率Ｆｊｉとの相関は、次式のようになる。
【００８６】
【数５】
2010109825.tif 000007
【００８７】
式（５）から、無線装置ｉの無線モジュールｊによって形成されるリンクのリンクコストｄｊｉのパケット到着率Ｆｋｉ（無線装置ｉの無線モジュールｋへのパケット分配率）に関する１次導関数および２次導関数は、次式のようになる。
【００８８】
【数６】
2010109825.tif 000008
【００８９】
即ち、リンクコストｄｊｉは、パケット分配率Ｆｋｉに関して下に凸の単調減少関数である。マルチパスアクセス経路のリンクコストｄｒｉは、パケット分配率Ｆｋｉに関して下に凸の単調増加関数であるリンクコストｄｋｉと、パケット分配率Ｆｋｉに関して下に凸の単調減少関数であるリンクコストｄｊｉと、その他の経路のリンクコストとの和である。その他の経路のリンクコストは、パケットの移動がないため、一定である。
【００９０】
従って、リンクコストｄｒｉは、リンクコストｄｋｉとリンクコストｄｊｉとによって特徴付けられ、パケット分配率Ｆｋｉに関して下に凸の単調増加関数とパケット分配率Ｆｋｉに関して下に凸の単調減少関数との和である。
【００９１】
その結果、リンクコストｄｒｉは、パケット分配率Ｆｋｉに関して下に凸の関数となる。即ち、リンクコストｄｒｉは、パケット分配率Ｆｋｉに関して最小解を持つ。また、下に凸の関数の勾配を下り、最小解へ向かう条件は、無線モジュールｋから無線モジュールｊへパケットを移動している場合、式（６）を用いることによって、リンクコストｄｒｉのパケット分配率Ｆｋｉの導関数から次のように示される。
【００９２】
【数７】
2010109825.tif 000009
【００９３】
次に、マルチパスアクセス経路ｒｉにおいて、無線モジュールｋから無線モジュールｊへのパケットの分配が式（７）を満たす（勾配を下り、最小解へ向かう）場合のリンクコストｄｒｉのパケット分配率Ｆｋｉに関する相関について説明する。
【００９４】
無線装置ｉにおけるパケット分配率Ｆｉは、マルチパスアクセス経路ｒｉの各無線モジュールへのパケット分配率の和である。従って、次式が成立する。
【００９５】
【数８】
2010109825.tif 000010
【００９６】
無線モジュールｋおよび無線モジュールｊにおいてのみ、パケットの移動が行なわれるので、式（８）のパケット分配率Ｆｉに関する１次導関数および２次導関数は、次式のようになる。
【００９７】
【数９】
2010109825.tif 000011
【００９８】
パケット分配率Ｆｉは、各無線モジュールへのパケット分配率から構成されているため、マルチパスアクセス経路のリンクコストｄｒｉのパケット分配率Ｆｉに関する１次導関数は、連鎖率により次式のようになる。
【００９９】
【数１０】
2010109825.tif 000012
【０１００】
式（１０）に式（４），（７），（９）を適用すると、次式が得られる。
【０１０１】
【数１１】
2010109825.tif 000013
【０１０２】
更に、リンクコストｄｒｉのパケット分配率Ｆｉに関する２次導関数を求めると、次式のようになる。
【０１０３】
【数１２】
2010109825.tif 000014
【０１０４】
式（１２）に式（７）および式（９）を適用すると、次式が得られる。
【０１０５】
【数１３】
2010109825.tif 000015
【０１０６】
そうすると、式（１１）および式（１３）から、式（７）を満たしながら任意の無線モジュールｋから無線モジュールｊへパケットを移動する場合、リンクコストｄｒｉは、パケット分配率Ｆｉに関して下に凸の単調増加関数であることが解る。
【０１０７】
（ｃ−３）マルチパス・マルチホップアクセス経路のパケット分配特性
無線装置０（マルチパス・マルチホップアクセス経路における基地局との接続点）が基地局との間でマルチパスアクセス経路ｒ０を構成し、無線装置１がＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線リンクによって無線装置０と接続する場合において、無線装置１が構成するマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１について説明する。
【０１０８】
マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１は、経路Ｒｇ１と、経路Ｌａ１と、経路Ｌ１６１とから構成される。経路Ｒｇ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線装置１と無線装置０とのリンクＬｇ１→０と、マルチパスアクセス経路ｒ０との連結によって構成され、そのリンクコストｄｇＲ１は、次式のようになる。
【０１０９】
【数１４】
2010109825.tif 000016
【０１１０】
式（１４）において、ｄｇ１→０は、リンクＬｇ１→０のコストである。
【０１１１】
無線装置１のＩＥＥＥ８０２．１１ｇのパケット分配率をＦｇ１とすると、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線リンクのパケット分配特性から、リンクコストｄｇ１→０は、パケット分配率をＦｇ１に関して下に凸の単調増加関数である。
【０１１２】
一方、マルチパスアクセス経路ｒ０へのパケット分配率Ｆ０（リンクＬｇ１→０のスループット）は、リンクＬｇ１→０の内容量においてパケット分配率Ｆｇ１に関して上に凸の単調増加関数となる（非特許文献４）。
【０１１３】
従って、リンクコストｄｒ０のパケット分配率Ｆｇ１に関する相関は、次の式（１５）、式（１６）および式（１７）のように表される。
【０１１４】
【数１５】
2010109825.tif 000017
【０１１５】
【数１６】
2010109825.tif 000018
【０１１６】
【数１７】
2010109825.tif 000019
【０１１７】
リンクＬｇ１→０において、パケット分配率Ｆｇ１が少ない場合、リンクＬｇ１→０のスループットであるパケット分配率Ｆ０は、パケット分配率Ｆｇ１に対して線形に増加する。一方、パケット分配率Ｆ０は、パケット分配率Ｆｇ１が多くなると、上に凸性が現れてくる（即ち、パケット分配率Ｆ０の増加率が減衰する）。
【０１１８】
この特性を式（１７）に適用すると、リンクコストｄｒ０は、パケット分配率Ｆｇ１が少ない場合、下に凸の単調増加関数となり、パケット分配率Ｆｇ１が増加するに従って上に凸の単調増加関数へ移行する。
【０１１９】
リンクコストｄｒ０において、上に凸性が現れる場合には、平均遅延時間Ｔｇ１の増加量は、リンクＬｇ１→０においてパケット分配率Ｆｇｉの増加に伴って拡大し、リンクＬｇ１→０のスループットであり、かつ、マルチパスアクセス経路ｒ０のパケット分配率であるＦ０の増加量が減衰する。その結果、リンクコストｄｒ０の増加量が減衰する。
【０１２０】
即ち、リンクコストｄｇ１の増加量が大きく拡大する場合において、リンクコストｄｒ０の増加量が減衰する（上に凸となる）。
【０１２１】
以上のことから、パケット分配率Ｆｇ１が少ない場合には、リンクコストｄｇｉ，ｄｒ０のいずれも、パケット分配率Ｆｇ１に関して下に凸の単調増加関数であるので、その和（ｄｒ０＋ｄｇ１）も、また、パケット分配率Ｆｇ１に関して下に凸の単調増加関数である。
【０１２２】
パケット分配率Ｆｇ１が増えると、リンクコストｄｒ０の増加量が減衰するが、リンクコストｄｇ１の増加量が拡大するため、その和（ｄｒ０＋ｄｇ１）は、パケット分配率Ｆｇ１に関して下に凸の単調増加関数と見なすことができる。
【０１２３】
即ち、リンクコストｄｇＲ１は、パケット分配率Ｆｇ１に関して下に凸の単調増加関数である。また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる経路およびＩＥＥＥ８０２．１６による経路も、それぞれのパケット分配率に関して下に凸の単調増加関数である。従って、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１を構成する経路の全てがそれぞれのパケット分配率に関して下に凸の単調増加関数であるので、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１のパケット分配特性は、上述したマルチパスアクセス経路におけるパケット分配特性と同じになる。
【０１２４】
以上のことから、リンクコストｄＲ１は、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１とマルチパスアクセス経路ｒ０とが式（７）を満たすようにパケット分配をしている条件で、最小解へ向かい、パケット分配率Ｆｉに関して下に凸の単調増加関数となる。
【０１２５】
任意の無線装置ｉにおけるマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって形成される経路Ｒｇｉは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって再帰的にマルチパス・マルチホップアクセス経路が連結され、最終的にマルチパスアクセス経路で基地局に接続される。
【０１２６】
従って、経路Ｒｇｉは、それを構成する各マルチパス・マルチホップアクセス経路と、マルチパスアクセス経路とにおいて式（７）を満たすパケット分配を行なっている条件で、そのパケット分配率Ｆｇｉに関して下に凸の単調増加関数である。
【０１２７】
即ち、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉも、また、パケット分配率に関して下に凸の単調増加関数である経路から構成され、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１およびマルチパスアクセス経路ｒ０とパケット分配において同じ特性を持ち、式（７）を満たすことによって、最小解を求めることができる。
【０１２８】
（ｃ−４）マルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間の特性
非特許文献３においては、ＩＥＥＥ８０２．１１およびＩＥＥＥ８０２．１６によるリンクの平均遅延時間が、リンクコストと同様に、それぞれのリンクへのパケット分配率に関して、下に凸の単調増加関数であることも示している。この特性を用いて、マルチパスアクセス経路ｒｉの平均遅延時間Ｔｒｉの特性を説明する。
【０１２９】
マルチパスアクセス経路ｒｉにおける任意の無線モジュールｘのパケット分配率をＧｘｉとすると、平均遅延時間Ｔｒｉは、次式のようになる。
【０１３０】
【数１８】
2010109825.tif 000020
【０１３１】
式（１８）において、ｇｘｉは、マルチパスアクセス経路ｒｉにおける任意の無線モジュールｘのリンクコストｄｒｉにおけるコスト割合である。
【０１３２】
任意のＩＥＥＥ８０２．１１またはＩＥＥＥ８０２．１６による無線リンクの平均遅延時間Ｔｘｉがパケット分配率Ｆｘｉに関して下に凸の単調増加関数であることを用いると、ｇｘｉのパケット分配率Ｆｘｉに関する相関は、次式のようになる。
【０１３３】
【数１９】
2010109825.tif 000021
【０１３４】
式（１９）と、平均遅延時間Ｔｘｉがパケット分配率Ｆｘｉに関して下に凸の単調増加関数であることとを用いると、ｄｒｉをＴｒｉとし、ｄｘｉをｇｘｉとした場合、上述した式（６）から式（１３）までの式が成立する。
【０１３５】
即ち、平均遅延時間Ｔｒｉのパケット分配率Ｆｉおよびパケット分配率Ｆｋｉに関する特性は、リンクコストｄｒｉと同様であり、マルチパスアクセス経路ｒｉにおいて、任意の無線モジュールｋから無線モジュールｊへパケットを分配する場合、平均遅延時間Ｔｒｉには、最小解が存在し、式（７）を満たすならば、平均遅延時間Ｔｒｉは、最小解へ向かい、また、パケット分配率Ｆｉに関して下に凸の単調増加関数となる。
【０１３６】
また、上述したマルチパスアクセス経路ｒ０を構成経路とするマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒ１において、その構成経路Ｒｇ１の平均遅延時間ＴｇＲ１は、次式のようになる。
【０１３７】
【数２０】
2010109825.tif 000022
【０１３８】
式（２０）において、Ｔｇ１→０は、リンクＬｇ１→０の平均遅延時間であり、Ｔｒ０は、無線装置０のマルチパスアクセス経路の平均遅延時間である。
【０１３９】
以上のことから、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉの平均遅延時間ＴＲｉは、上述したマルチパス・マルチホップアクセス経路ＲｉのリンクコストｄＲｉの特性と同じである。
【０１４０】
即ち、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて、任意の構成経路ｋから構成経路ｊへパケットを分配する場合、平均遅延時間ＴＲｉには、最小解が存在し、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉおよびその構成経路のパケット分配において式（７）を満たすならば、平均遅延時間ＴＲｉは、最小解へ向かい、また、パケット分配率Ｆｉに関して下に凸の単調増加関数となる。つまり、リンクコストｄＲｉを最小化することは、平均遅延時間ＴＲｉを最小化することになる。
【０１４１】
（ｄ）パケットの分配制御方式
上述したマルチパス・マルチホップアクセス経路のパケット分配特性に基づき、マルチパス・マルチホップアクセス経路のリンクコストを減少させる上り方向（無線装置から基地局への方向）におけるトラフィックの分配制御方式について説明する。
【０１４２】
（ｄ−１）マルチパス・マルチホップアクセス経路の経路コストとその最小解
無線装置ｉにおけるマルチパス・マルチホップアクセス経路の経路コストｄＲｉは、式（４）に基づいて、次式のようになる。
【０１４３】
【数２１】
2010109825.tif 000023
【０１４４】
式（２１）において、Ｆａｉ，Ｆ１６ｉ，Ｆｇｉは、それぞれ、無線装置ｉのＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線モジュール、ＩＥＥＥ８０２．１６による無線モジュールおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線モジュールへのパケット分配率であり、Ｔａｉ，Ｔ１６ｉ，Ｔｇｉは、それぞれ、無線装置ｉのＩＥＥＥ８０２．１１ａによる経路Ｌａｉ、ＩＥＥＥ８０２．１６による経路Ｌ１６ｉおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる経路Ｔｇｉの平均遅延時間である。また、ＴｇＲｉは、無線装置ｉのＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｇｉの平均遅延時間であり、ＴＲｉ−１は、無線装置ｉ−１のマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉ−１の平均遅延時間であり、Ｔｒ０は、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉの基地局接続点となる無線装置０のマルチパスアクセス経路ｒ０の平均遅延時間である。
【０１４５】
最小解へ向かう条件式（７）を式（２１）における経路コストｄＲｉに適用すると、次式が得られる。
【０１４６】
【数２２】
2010109825.tif 000024
【０１４７】
式（２２）において、ｄｋＲｉは、無線装置ｉの無線モジュールｋにおけるマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉの構成経路Ｒｋｉのコストであり、ＴｋＲｉは、構成経路Ｒｋｉの平均遅延時間である。
【０１４８】
式（２２）を差分表記すると、次式のようになる。
【０１４９】
【数２３】
2010109825.tif 000025
【０１５０】
式（２３）を差分近似すると、次式が得られる。
【０１５１】
【数２４】
2010109825.tif 000026
【０１５２】
即ち、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて、経路Ｒｋｉから経路Ｒｊｉへパケットを分配する場合、パケットの移動元の経路Ｒｋｉの平均遅延時間ＴｋＲｉがパケットの移動先の経路Ｒｊｉの平均遅延時間ＴｊＲｉよりも大きくなるように分配すると、経路コストｄＲｉおよび平均遅延時間ＴＲｉは、最小解へ向かい、全ての構成経路の平均遅延時間を均等（ＴｋＲｉ−ＴｊＲｉ＝０）にすることによって、経路コストｄＲｉおよび平均遅延時間ＴＲｉの最小解を近似できる。
【０１５３】
各経路の平均遅延時間は、式（２１）から解るように、無線装置から基地局までのエンド−エンドの平均遅延時間に等しい。即ち、経路コストｄＲｉの最小解近似は、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉの各構成経路のエンド−エンドの平均遅延時間を均等化することであるため、マルチパスによりパケット分配率の乱れを抑制することが同時に可能である。
【０１５４】
（ｄ−３）マルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間の取得
経路コストｄＲｉの最小解を探索するためには、式（２４）で用いる任意の構成経路Ｒｘｉの平均遅延時間ＴｘＲｉが必要である。
【０１５５】
構成経路ＲｘｉがＩＥＥＥ８０２．１１ａまたはＩＥＥＥ８０２．１６による直接通信経路である場合、平均遅延時間ＴｘＲｉは、無線装置内で計測可能である。
【０１５６】
一方、構成経路Ｒｘｉがマルチアクセス・マルチホップアクセス経路である場合、式（２１）から解るように、無線装置ｉからＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる接続先の無線装置である無線装置ｉ−１までの平均遅延時間Ｔｇｉ→ｉ−１に加え、無線装置ｉ−１から基地局までの再帰的に構成されるマルチアクセス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間も必要である。
【０１５７】
従って、各無線装置は、マルチアクセス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間を次のように取得する。
【０１５８】
（ｉ）基地局は、宛先を基地局とし、経路遅延時間を“０”とするパケットを装備されている全ての無線モジュールを用いて周期的にブロードキャストする。
【０１５９】
（ｉｉ）基地局からのパケットを受信し、基地局を転送先とする経路を有する無線装置は、受信したパケットに含まれる経路遅延時間に、パケットを受信した無線モジュールにおける平均遅延時間を加算した値を当該構成経路の平均遅延時間とする。また、基地局からのパケットを受信した無線装置は、各構成経路の平均遅延時間から当該無線装置のマルチアクセス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間を算出し（式（２１）参照）、その算出した平均遅延時間を経路遅延時間とし、宛先を基地局とするパケットをマルチアクセス・マルチホップアクセス経路へ周期的にブロードキャストする（後続の無線装置へパケットを転送）。
【０１６０】
（ｉｉｉ）隣接無線装置から上記のパケットを受信し、隣接無線装置を転送先とする経路を有する無線装置は、上記（ｉｉ）と同様の処理を周期的に行なう。
【０１６１】
以上の処理を行なうことによって、各無線装置は、基地局までのアクセス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間を取得および更新する。
【０１６２】
（ｄ−４）上り方向のトラフィックにおける最小解の探索
マルチパス・マルチホップアクセス経路は、基地局に向かう途中経路を他のアクセス・マルチホップアクセス経路と共有する。即ち、上り方向のトラフィックは、基地局へ向かう転送途中で他の無線装置のトラフィックと合流し、集約される。
【０１６３】
従って、任意のマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおけるパケット分配率Ｆｉは、無線装置ｉにおいて発生した単位時間当たりのパケット（以下、「オリジナルパケット分配率」という）と、無線装置ｉへ転送されて到着した単位時間当たりのパケット（以下、「転送パケット分配率」という）との合計である。
【０１６４】
マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉの構成経路Ｒｇｉにおける転送先を無線装置ｈとすると、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｈにおいても、同様に、パケット分配率Ｆｈは、リンクＬｇｉ→ｈからの転送パケットを含む他の無線装置からの転送パケット分配率と、無線装置ｈのオリジナルパケット分配率とからなる。即ち、経路コストｄＲｈは、次式により算出される。
【０１６５】
【数２５】
2010109825.tif 000027
【０１６６】
式（２５）において、Ｂｈは、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｈにおける無線装置ｈを含めた無線装置ｈを転送先とする無線装置の集合であり、Ｆｈ［ｙ］は、無線装置ｙから無線装置ｈへの転送パケット分配率（ｙ＝ｈの場合、無線装置ｈのオリジナルパケット分配率）であり、ｄＲｈ［ｙ］は、無線装置ｙからの転送パケット（ｙ＝ｈの場合、無線装置ｈのオリジナルパケット）に関するマルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｈ内のコストである。
【０１６７】
従って、経路コストｄｇＲｉは、次式のように表される。
【０１６８】
【数２６】
2010109825.tif 000028
【０１６９】
ここで、経路コストｄＲｈ［ｉ］のパケット分配率Ｆｈ［ｉ］に関する相関を説明するために、経路コストｄＲｈ［ｉ］のパケット分配率Ｆｈ［ｉ］に関する１次導関数および２次導関数を求めると、次の式（２７）および式（２８）のようになる。
【０１７０】
【数２７】
2010109825.tif 000029
【０１７１】
【数２８】
2010109825.tif 000030
【０１７２】
式（２７）および式（２８）において、ｄＴＲｈ／ｄＦｈ［ｉ］以外の項は、全て、正であることから、経路コストｄＲｈ［ｉ］のパケット分配率Ｆｈ［ｉ］に関する相関は、ｄＴＲｈ／ｄＦｈ［ｉ］に依存する。
【０１７３】
そこで、平均遅延時間ＴＲｈとパケット分配率Ｆｈ［ｉ］との相関、およびその相関に基づく経路コストｄＲｉの特性を以下に示す。
【０１７４】
（ＣＨ１）マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて、経路Ｒｇｉがパケット分配元である場合、パケット分配率Ｆｈ［ｉ］は、減少する。この場合に、平均遅延時間ＴＲｈが減少すれば、ｄＴＲｈ／ｄＦｈ［ｉ］は、正になる。従って、経路コストｄＲｈ［ｉ］は、パケット分配率Ｆｈ［ｉ］に関して下に凸の単調増加関数となり、式（２４）から経路コストｄＲｉの最小解を探索可能である。
【０１７５】
（ＣＨ２）上記の場合において、平均遅延時間ＴＲｈが増加する場合、ｄＴＲｈ／ｄＦｈ［ｉ］は、負となり、経路コストｄＲｈ［ｉ］は、パケット分配率Ｆｈ［ｉ］に関して下に凸の単調増加関数に限定できない。即ち、経路コストｄＲｉにおいて、パケット分配元のパケット到着率に関する下に凸性が保証できない。この場合は、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｈへ他の無線装置からの転送パケットが増加し、パケット分配率Ｆｈが増加する場合である。
【０１７６】
（ＣＨ３）マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて、経路Ｒｇｉがパケット分配先である場合、パケット分配率Ｆｈ［ｉ］は、増加する。この場合に、平均遅延時間ＴＲｈが増加すれば、ｄＴＲｈ／ｄＦｈ［ｉ］は、正になる。従って、経路コストｄＲｈ［ｉ］は、パケット分配率Ｆｈ［ｉ］に関して下に凸の単調増加関数となり、式（２４）から経路コストｄＲｉの最小解を探索可能である。
【０１７７】
（ＣＨ４）上記（ＣＨ３）の場合において、平均遅延時間ＴＲｈが減少する場合、経路コストｄＲｉのパケット分配元のパケット到着率に関する下に凸性が保証できないが、経路コストｄＲｉは、パケット分配元のパケット到着率に関して単調増加である。即ち、式（２４）を満たす。
【０１７８】
上述した特性ＣＨ１〜ＣＨ４を考慮して、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて２つの構成経路間でパケット分配を式（２４）を満たすように、周期的にパケット分配量を更新し、経路コストｄＲｉの最小解を探索する。
【０１７９】
そこで、経路コストｄＲｉの最小解を探索する方法（降下法）について説明する。
【０１８０】
ＭＴＨ１）初回の周期においては、パケットをラウンドロビン方式を用いてマルチパス・マルチホップアクセス経路の各構成経路へ均等に分配する。従って、各経路のパケット分配率は、最初、等しい。
【０１８１】
ＭＴＨ２）１つの周期の開始時に、パケット到着率Ｆｉおよび平均遅延時間Ｔｉの測定が行なわれる。
【０１８２】
ＭＴＨ３）初回周期の完了後、初回周期内で取得した各構成経路の平均遅延時間から、平均遅延時間が最大となる構成経路Ｒｍａｘｉ（０）と、平均遅延時間が最小となる構成経路Ｒｍｉｎｉ（０）とを選択し、構成経路Ｒｍａｘｉ（０）および構成経路Ｒｍｉｎｉ（０）を、それぞれ、次回（１回目）周期のパケット分配元経路およびパケット分配先経路とする。
【０１８３】
この場合、パケット分配元経路Ｒｍａｘｉ（０）からパケット分配先経路Ｒｍｉｎｉ（０）への１回目周期のパケット移動量ΔＦｍａｘｉ（１）は、次式によって決定される。
【０１８４】
【数２９】
2010109825.tif 000031
【０１８５】
式（２９）において、Ｆｍａｘｉ（０）は、初回周期におけるパケット分配元経路Ｒｍａｘｉ（０）の分配パケット数であり、ｐｉ（１）は、無線装置ｉにおける１回目周期のパケット移動割合であり、ｐ０は、初期パケット移動割合である。
【０１８６】
ＭＴＨ３）任意のｔ回目周期が完了した場合、周期内で取得した各構成経路の平均遅延時間から、平均遅延時間が最大となる構成経路Ｒｍａｘｉ（ｔ）の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）と、平均遅延時間が最小となる構成経路Ｒｍｉｎｉ（ｔ）の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）とを求め、その求めた平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）と平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）との関係から次のようにパケット分配量を決定する。
【０１８７】
ＭＴＨ３−１）ＴｍａｘＲｉ（ｔ）とＴｍｉｎＲｉ（ｔ）とが式（２４）を満たし、かつ、ＴｍａｘＲｉ（ｔ）＜ＴｍａｘＲｉ（ｔ−１）である場合、経路コストｄＲｉの勾配を下っている。従って、次周期ｔ＋１のパケット移動量を現周期ｔにおけるパケット移動量と同じにしてΔＦｍａｘｉ（ｔ＋１）を次式によって決定する。
【０１８８】
【数３０】
2010109825.tif 000032
【０１８９】
ＭＴＨ３−２）ＴｍａｘＲｉ（ｔ）とＴｍｉｎＲｉ（ｔ）とが式（２４）を満たさず、かつ、ＴｍａｘＲｉ（ｔ）＜ＴｍａｘＲｉ（ｔ−１）である場合、経路コストｄＲｉの勾配を上っている。これは、パケット分配元からパケット分配先への分配量が過多となり、最小解を通り過ぎて下に凸の上り側へ移動したことを意味する。従って、次周期ｔ＋１のパケット移動量を現周期ｔから減少して（分配量の刻みを細かくする）最小解の近傍に近づくようにする。よって、パケット分配減少率αを用いて、ΔＦｍａｘｉ（ｔ＋１）を次式により決定する。
【０１９０】
【数３１】
2010109825.tif 000033
【０１９１】
ＭＴＨ３−３）ＴｍａｘＲｉ（ｔ）＞ＴｍａｘＲｉ（ｔ−１）である場合、パケット分配元の経路Ｒｍａｘｉにおいて、パケット転送先の無線装置ｈへの他の無線装置からの転送パケットが増加し、その総量であるパケット分配率Ｆｈが増加する。この場合、平均遅延時間Ｔｈは、パケット分配率Ｆｈの下に凸の単調増加であるので、パケット分配率Ｆｈを減少させて経路コストｄＲｈの下に凸性を確保するために、パケット分配元の経路Ｒｍａｘｉからのパケット分配量を増加させる（マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉにおいて無線装置ｈへの転送パケットの減少量を増やす）。この処理は、他の無線装置からのパケット転送が多い（コストが高い）構成経路へのパケット分配を減少させる効果となる。よって、パケット分配増加率βを用いて、ΔＦｍａｘｉ（ｔ＋１）を次式により決定する。
【０１９２】
【数３２】
2010109825.tif 000034
【０１９３】
ＭＴＨ４）平均遅延時間が最大となる構成経路と、平均遅延時間が最小となる構成経路とを選択し、それぞれを次周期ｔ＋１のパケット分配元経路Ｒｍａｘｉ（ｔ＋１）およびパケット分配先経路Ｒｍｉｎｉ（ｔ＋１）とする。これらの経路Ｒｍａｘｉ（ｔ＋１），Ｒｍｉｎｉ（ｔ＋１）間で上述した方法（ＭＴＨ３）によって算出したΔＦｍａｘｉ（ｔ＋１）によりパケット分配を行ない、ＭＴＨ３）に戻る。
【０１９４】
上述したＭＴＨ１）〜ＭＴＨ４）の処理を各無線装置におけるマルチパス・マルチホップアクセス経路において独立に実施し、任意のマルチパス・マルチホップアクセス経路の経路コストの最小解を探索する。
【０１９５】
図４は、経路テーブルの概念図である。経路テーブルＲＴＴは、送信先、転送先および平均遅延時間からなり、送信先、転送先および平均遅延時間は、相互に対応付けられる。送信先は、送信先ＩＰアドレスからなり、転送先は、転送先ＩＰアドレスからなり、平均遅延時間は、式（２１）によって演算される平均遅延時間ＴｇＲｉ，ＴＲｉ−１〜ＴＲ０のいずれかからなる。
【０１９６】
各無線装置は、基地局または基地局側の無線装置から送信される平均遅延時間を含むパケットの受信を通じて、各送信先（＝平均遅延時間の初期値＝０を生成した基地局）、および各送信先へパケットを送信するときの転送先および送信先までのマルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間を取得するので、各無線装置のコントローラ１７は、その取得した平均遅延時間に基づいて、経路テーブルＲＴＴを作成して保持する。
【０１９７】
なお、経路テーブルＲＴＴに格納された経路は、各無線装置から送信先までのホップ数が最小である経路である。また、各無線装置は、上述した平均遅延時間の取得を一定周期毎に行なう。
【０１９８】
上述した結果から、各端末装置におけるマルチパス・マルチホップアクセス経路におけるコストの最適解を探索することは、ネットワークコストの最適解を探索することになる。
【０１９９】
図５は、パケットの分配方法を説明するための概念図である。図５において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、パケット分配率を表す。また、曲線ｋ１は、パケット分配先の経路における平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉとパケット分配率ＦｋＲｉとの関係を示し、曲線ｋ２は、パケット分配元の経路における平均遅延時間ＴｍａｘＲｉとパケット分配率ＦｋＲｉとの関係を示す。
【０２００】
図５に示すように、曲線ｋ１は、パケット分配率ＦｋＲｉに関し、下に凸の単調減少関数であり、曲線ｋ２は、パケット分配率ＦｋＲｉに関し、下に凸の単調増加関数である。
【０２０１】
上述した経路コストｄＲｉの最小解を探索する方法のＭＴＨ１）において、マルチパス・マルチホップアクセス経路Ｒｉを構成する複数の構成経路にパケットがラウンドロビン方式によって均等に分配され、複数の構成経路における複数の平均遅延時間が検出される。
【０２０２】
そして、検出された複数の平均遅延時間から、最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ−１）と最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ−１）とが検出され、その検出された最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ−１）を有する経路Ｒｍａｘｉと、最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ−１）を有する経路Ｒｍｉｎｉとが検出される。
【０２０３】
その後、経路Ｒｍａｘｉをパケット分配元経路とし、経路Ｒｍｉｎｉをパケット分配先経路とし、平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ−１）と平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ−１）との関係に基づいて、上述した方法（ＭＴＨ３を参照）によってパケット分配量ΔＦｍａｘｉ（ｔ）を決定し、その決定したパケット分配量ΔＦｍａｘｉ（ｔ）のパケットを経路Ｒｍａｘｉから経路Ｒｍｉｎｉへ分配する。
【０２０４】
そして、パケット分配量ΔＦｍａｘｉ（ｔ）のパケットを分配した後の経路Ｒｍａｘｉ，Ｒｍｉｎｉにおいて、それぞれ、平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ），ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）を検出し、その検出した平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）と平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）との関係に基づいて、上述した方法（ＭＴＨ３を参照）によってパケット分配量ΔＦｍａｘｉ（ｔ＋１）を決定し、その決定したパケット分配量ΔＦｍａｘｉ（ｔ＋１）のパケットを経路Ｒｍａｘｉから経路Ｒｍｉｎｉへ分配する。
【０２０５】
これを繰り返し実行することによって、平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉは、曲線ｋ１によって表される坂を下り、平均遅延時間ＴｍａｘＲｉは、曲線ｋ２によって表される坂を下って、最小解ＴｏｐｔＲｉに到る。
【０２０６】
そうすると、最小解ＴｏｐｔＲｉが得られたときのパケット分配率ＦｏｐｔＲｉを検出し、その検出したパケット分配率ＦｏｐｔＲｉに基づいて、パケットを２つの経路（＝経路Ｒｍａｘｉ，Ｒｍｉｎｉ）に分配してパケットを送信先へ送信する。
【０２０７】
なお、最小解ＴｏｐｔＲｉが得られたとき、２つの平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ，ＴｍｉｎＲｉは、相互に等しくなるので、最小解ＴｏｐｔＲｉが得られたときのパケット分配率ＦｏｐｔＲｉに基づいてパケットを分配して送信することは、複数の経路における複数の平均遅延時間が等しくなるようにパケットを分配して送信することに相当する。
【０２０８】
従って、図１に示す無線装置３〜５，１１，１２の各々において、探索モジュール１９は、無線モジュール１５が有する無線経路ＭＬ１と、無線モジュール１３が有する無線経路ＭＬ２とからなるマルチパス・マルチホップアクセス経路のコストが最小になるときの最適解（＝パケット分配率）を上述した方法によって探索し、その探索したパケット分配率でパケットを無線モジュール１３，１５に分配するようにスイッチング手段１６を制御する。
【０２０９】
図６は、降下法を用いて最適解を求めるときのパケット分配の概念図である。なお、図６においては、無線装置３がマルチパス・マルチホップアクセス経路によって基地局１０へパケットを送信する場合を例にして、降下法を用いて最適解を求めるときのパケット分配の概念を説明する。
【０２１０】
無線装置３は、基地局１０との間に無線モジュール１５による無線経路ＭＬ１（マルチホップアクセス経路）と、基地局１０との間に無線モジュール１３による無線経路ＭＬ２（直接通信経路）とを有する。そして、無線装置３は、無線経路ＭＬ１を用いてパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ８を基地局１０へ送信し、無線経路ＭＬ２を用いてパケットＰＫＴ９〜ＰＫＴ１１を基地局１０へ送信する（図６の（ａ）参照）。
【０２１１】
無線装置３の探索モジュール１９は、無線経路ＭＬ１および無線経路ＭＬ２によってそれぞれパケットＰＫＴ１〜ＰＫＴ８およびパケットＰＫＴ９〜ＰＫＴ１１を送信している状態で、無線経路ＭＬ１，ＭＬ２の各々についてパケット到着率および平均遅延時間を計測する。
【０２１２】
パケット到着率は、アプリケーションプロセッサ１８からスイッチング手段１６を経由して無線経路ＭＬ１または無線経路ＭＬ２へパケットが到着する率であるので、探索モジュール１９は、パケット到着率を計測できる。
【０２１３】
また、平均遅延時間は、待ち行列内における待機時間とパケットの処理時間との和であるので、探索モジュール１９は、パケットが無線モジュール１３に分配されてから送信されるまでの時間を計測することによって無線経路ＭＬ２における平均遅延時間ＴＭＬ２を計測できる。
【０２１４】
更に、探索モジュール１９は、パケットが無線モジュール１３に分配されてから送信されるまでの時間を計測することによって無線装置３から無線装置４までの無線リンクＲｇ３→４における平均遅延時間Ｔｇ３→４を計測し、無線装置４が確立するマルチパス・マルチホップアクセス経路（無線装置４−基地局１０間の経路と無線装置４−無線装置１−基地局１０間の経路とからなる）における平均遅延時間ＴＲ４を無線装置４から受信し、平均遅延時間Ｔｇ３→４と平均遅延時間ＴＲ４との和を演算することによって無線経路ＭＬ１における平均遅延時間ＴＭＬ１（＝ＴｇＲ３＝Ｔｇ３→４＋ＴＲ４、式（２１）参照）を求めることができる。
【０２１５】
そうすると、無線装置３の探索モジュール１９は、平均遅延時間ＴＭＬ１，ＴＭＬ２の中から、最大の平均遅延時間ＴＭＬ１と、最小の平均遅延時間ＴＭＬ２とを検出し、最大の平均遅延時間ＴＭＬ１と、最小の平均遅延時間ＴＭＬ２との関係に基づいて、上述した方法によってパケット移動量ΔＦｍａｘ３（＝５個）を決定し、その決定したパケット移動量ΔＦｍａｘ３（＝５個）のパケットＰＫＴ４〜ＰＫＴ８を最小の平均遅延時間ＴＭＬ２を有する無線経路ＭＬ２へ移動させる（図６の（ｂ）参照）。そして、無線装置３は、無線経路ＭＬ１でパケットＰＫ１〜ＰＫＴ３を送信し、無線経路ＭＬ２でパケットＰＫＴ９〜ＰＫＴ１１，ＰＫＴ４〜ＰＫＴ８を送信する。
【０２１６】
その後、無線装置３の探索モジュール１９は、無線経路ＭＬ１でパケットＰＫ１〜ＰＫＴ３を送信し、無線経路ＭＬ２でパケットＰＫＴ９〜ＰＫＴ１１，ＰＫＴ４〜ＰＫＴ８を送信している状態で、無線経路ＭＬ１，ＭＬ２の平均遅延時間ＴＭＬ１，ＴＭＬ２を上述した方法によって求め、その求めた平均遅延時間ＴＭＬ１，ＴＭＬ２の中から、最大の平均遅延時間ＴＭＬ２と、最小の平均遅延時間ＴＭＬ１とを検出する。
【０２１７】
そして、無線装置３の探索モジュール１９は、最大の平均遅延時間ＴＭＬ２と、最小の平均遅延時間ＴＭＬ１との関係に基づいて、上述した方法によってパケット移動量ΔＦｍａｘ３（＝３個）を決定し、その決定したパケット移動量ΔＦｍａｘ３（＝３個）のパケットＰＫＴ６〜ＰＫＴ８を最小の平均遅延時間ＴＭＬ１を有する無線経路ＭＬ１へ移動させる（図６の（ｃ）参照）。そして、無線装置３は、無線経路ＭＬ１でパケットＰＫ１〜ＰＫＴ３，ＰＫＴ６〜ＰＫＴ８を送信し、無線経路ＭＬ２でパケットＰＫＴ９〜ＰＫＴ１１，ＰＫＴ４，ＰＫＴ５を送信する。
【０２１８】
その後、無線装置３は、図６の（ｂ）および（ｃ）の動作を繰り返し実行し、最終的に、平均遅延時間ＴＭＬ１，ＴＭＬ２が相互に等しくなるようにパケットを２つの無線経路ＭＬ１，ＭＬ２へ分配し、パケットを基地局１０へ送信する。
【０２１９】
図７は、降下法を用いて最適解を求める動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、無線装置３の探索モジュール１９は、ｔ＝０を設定し（ステップＳ１）、ｔ＝０であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【０２２０】
ステップＳ２において、ｔ＝０であると判定されると、無線装置３の探索モジュール１９は、アプリケーションプロセッサ１８によって生成されたパケットを均等に無線モジュール１３，１５に分配するようにスイッチング手段１６を制御し、スイッチング手段１６は、アプリケーションプロセッサ１８から受けたパケットを無線モジュール１３，１５に均等に分配する（ステップＳ３）。
【０２２１】
その後、無線装置３の探索モジュール１９は、ｔ＝ｔ＋１を設定する（ステップＳ４）。そして、一連の動作は、ステップＳ２へ戻る。
【０２２２】
一方、ステップＳ２において、ｔ＝０ではないと判定されたとき、無線装置３の探索モジュール１９は、各リンクごとにパケット到着率および平均遅延時間を計測し（ステップＳ５）、最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）と最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）と検出する（ステップＳ６）。その後、無線装置３の探索モジュール１９は、最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）を有する経路をＲｓｒｃｉ（ｔ＋１）とし、最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）を有する経路をＲｄｓｔｉ（ｔ＋１）とする（ステップＳ７）。
【０２２３】
そうすると、無線装置３の探索モジュール１９は、経路Ｒｓｒｃｉ（ｔ）における平均遅延時間をＴｓｒｃＲｉ（ｔ）とし、経路Ｒｄｓｔｉ（ｔ）における平均遅延時間をＴｄｓｔＲｉ（ｔ）とし、経路Ｒｓｒｃｉ（ｔ−１）における平均遅延時間をＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）としてＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＞ＴｄｓｔＲｉ（ｔ）、かつ、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＜ＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
【０２２４】
ステップＳ８において、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＞ＴｄｓｔＲｉ（ｔ）、かつ、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＜ＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）であると判定されたとき、無線装置３の探索モジュール１９は、上述した式（３０）によってパケット移動量ΔＦｍａｘｉ（ｔ）を演算し、前回と同じ個数（＝ΔＦｍａｘｉ（ｔ））のパケットを最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）を有する経路Ｒｓｒｃｉ（ｔ＋１）から最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）を有する経路Ｒｄｓｔｉ（ｔ＋１）へ移動する（ステップＳ９）。
【０２２５】
一方、ステップＳ８において、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＞ＴｄｓｔＲｉ（ｔ）、かつ、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＜ＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）でないと判定されたとき、無線装置３の探索モジュール１９は、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）≦ＴｄｓｔＲｉ（ｔ）、かつ、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＜ＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）であるか否かを更に判定する（ステップＳ１０）。
【０２２６】
ステップＳ１０において、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）≦ＴｄｓｔＲｉ（ｔ）、かつ、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＜ＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）であると判定されたとき、無線装置３の探索モジュール１９は、上述した式（３１）によってパケット移動量ΔＦｍａｘｉ（ｔ）を演算し、前回の個数よりも少ない個数（＝ΔＦｍａｘｉ（ｔ））のパケットを最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）を有する経路Ｒｓｒｃｉ（ｔ＋１）から最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）を有する経路Ｒｄｓｔｉ（ｔ＋１）へ移動する（ステップＳ１１）。
【０２２７】
一方、ステップＳ１０において、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）≦ＴｄｓｔＲｉ（ｔ）、かつ、ＴｓｒｃＲｉ（ｔ）＜ＴｓｒｃＲｉ（ｔ−１）でないと判定されたとき、無線装置３の探索モジュール１９は、上述した式（３２）によってパケット移動量ΔＦｍａｘｉ（ｔ）を演算し、前回の個数よりも多い個数（＝ΔＦｍａｘｉ（ｔ））のパケットを最大の平均遅延時間ＴｍａｘＲｉ（ｔ）を有する経路Ｒｓｒｃｉ（ｔ＋１）から最小の平均遅延時間ＴｍｉｎＲｉ（ｔ）を有する経路Ｒｄｓｔｉ（ｔ＋１）へ移動する（ステップＳ１２）。
【０２２８】
そして、ステップＳ９、ステップＳ１１およびステップＳ１２のいずれかの後、一連の動作は、ステップＳ４へ戻る。
【０２２９】
図７に示すステップＳ５〜ステップＳ１２を繰り返し実行することによって、マルチパス・マルチホップアクセス経路を構成する複数の構成経路における複数の平均遅延時間は、図５に示すように相互に近づき、マルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間は、最終的に最小解に至る。
【０２３０】
そして、無線装置３の探索モジュール１９は、送信すべきパケットが発生すると、図７に示すフローチャートに従ってマルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間の最小解を探索し、送信すべきパケットが無くなると、最小解の探索を停止する。
【０２３１】
なお、無線装置３の探索モジュール１９は、図７に示すフローチャートに従って最適解を探索すると、マルチパス・マルチホップアクセス経路のコストが最小となるときのパケット分配率を検出し、その検出したパケット分配率をスイッチング手段１６へ出力する。そして、無線装置３のスイッチング手段１６は、探索モジュール１９から受けたパケット分配率に従って、アプリケーションプロセッサ１８から受けたパケットを無線モジュール１３，１５に分配し、無線モジュール１３，１５は、分配されたパケットを送信する。
【０２３２】
これによって、無線装置３は、マルチパス・マルチホップアクセス経路のコストを最小にして基地局１０へパケットを送信する。
【０２３３】
図１に示す無線装置４，５は、無線装置３と同様に、図７に示すフローチャートに従ってマルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間の最小解を探索し、その探索した平均遅延時間の最小解が得られるときのパケット分配率を用いてパケットを無線経路ＭＬ１，ＭＬ２に分配してパケットを基地局１０へ送信する。
【０２３４】
また、図１に示す無線装置１１（または無線装置１２）は、無線装置３と同様に、図７に示すフローチャートに従ってマルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間の最小解を探索し、その探索した平均遅延時間の最小解が得られるときのパケット分配率を用いてパケットを無線経路ＭＬ１，ＭＬ２に分配してパケットを基地局１０，２０へ送信する。
【０２３５】
更に、図７に示すステップＳ５〜ステップＳ１２を繰り返し実行することによって、マルチパスアクセス経路を構成する複数の構成経路における複数の平均遅延時間は、図５に示すように相互に近づき、マルチパスアクセス経路の平均遅延時間は、最終的に最小解に至る。
【０２３６】
従って、図１に示す無線装置１（または無線装置２）の探索モジュール１９は、送信すべきパケットが発生すると、または無線装置４からパケットが転送されると、図７に示すフローチャートに従ってマルチパスアクセス経路の平均遅延時間の最小解を探索し、その探索した平均遅延時間の最小解が得られるときのパケット分配率を用いてパケットを無線経路ＭＬ１，ＭＬ２に分配してパケットを基地局１０へ送信する。そして、無線装置１（または無線装置２）の探索モジュール１９は、送信すべきパケットが無くなると、最小解の探索を停止する。
【０２３７】
なお、無線装置１（または無線装置２）の探索モジュール１９は、図７に示すフローチャートに従って最適解を探索すると、マルチパスアクセス経路のコストが最小となるときのパケット分配率を検出し、その検出したパケット分配率をスイッチング手段１６へ出力する。そして、無線装置１（または無線装置２）のスイッチング手段１６は、探索モジュール１９から受けたパケット分配率に従って、アプリケーションプロセッサ１８から受けたパケットを無線モジュール１３，１４に分配し、無線モジュール１３，１４は、分配されたパケットを送信する。
【０２３８】
これによって、無線装置１（または無線装置２）は、マルチパスアクセス経路のコストを最小にして基地局１０へパケットを送信する。
【０２３９】
更に、図７に示すフローチャートにおいては、マルチパス・マルチホップアクセス経路の平均遅延時間が最小であると判定されるまで、降下法によって最適解の探索を行なうと説明したが、この発明においては、これに限らず、最適解の探索回数が所定の回数に達すると、最適解の探索を終了するようにしてもよい。
【０２４０】
上述したように、この発明の実施の形態によれば、無線装置１〜９，１１，１２の探索モジュール１９は、無線装置１〜９，１１，１２と基地局１０，２０との間における２つの無線経路ＭＬ１，ＭＬ２からなるマルチパス・マルチホップアクセス経路（またはマルチパスアクセス経路）の平均遅延時間が最小になるように、２つの無線経路ＭＬ１，ＭＬ２にパケットを分配するときのパケット分配率を決定し、スイッチング手段１６は、その決定されたパケット分配率に基づいてパケットを２つの無線経路ＭＬ１，ＭＬ２に分配し、２つの無線モジュール１３，１５（または無線モジュール１３，１４）は、分配されたパケットを送信する。つまり、通信負荷が最小になるようにパケットが２つの無線経路クＭＬ１，ＭＬ２に分配されて送信される。その結果、スループットが最大になる。
【０２４１】
従って、この発明によれば、コグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上できる。
【０２４２】
［シミュレーションによる評価］
この発明によるパケット分配制御方式の有効性についてのシミュレーション結果について説明する。
【０２４３】
（シミュレーション方法）
シミュレーションは、ＯＰＮＥＴ  Ｃｏｒｅ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  １２．０ＰＬ３およびＯＰＮＥＴ  １０−Ａｐｒ−２００７−ＷｉＭＡＸのソフトウェアを用いて行なわれた。
【０２４４】
このシミュレーションにおいては、半径１ｋｍの領域をＩＥＥＥ８０２．１６の１つの基地局のセル空間とした。ネットワーク構成は、シミュレーションの評価時間を考慮して、ＩＥＥＥ８０２．１６のセル空間の１０分の１のスケールの空間として、次のような構成にした。
【０２４５】
（ＣＭＰ１）評価空間を５６０ｍ×５６０ｍの正方空間とする（ＩＥＥＥ８０２．１６のセル面積の１／１０）
（ＣＭＰ２）ＩＥＥＥ８０２．１１ａの無線モジュールとＩＥＥＥ８０２．１６の無線モジュールとを装備した基地局Ａを、１台、評価空間にランダムに配置する。
【０２４６】
（ＣＭＰ３）ＩＥＥＥ８０２．１１ａの無線モジュールを装備した基地局Ｂを、１台、評価空間にランダムに配置する。
【０２４７】
（ＣＭＰ４）ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇの無線モジュールと、ＩＥＥＥ８０２．１６の無線モジュールとを装備した無線装置を、１００台、評価空間にランダムに配置する。
【０２４８】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇおよびＩＥＥＥ８０２．１６の無線システムの性能を表１に示すように設定した。
【０２４９】
【表１】
2010109825.tif 000035
【０２５０】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、基地局ごとに異なるチャネルとし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、ネットワーク全体で同一チャネルとした。各無線装置におけるＩＥＥＥ８０２．１６によるリンクの上がり方向の容量は、各無線装置において均等に２３０Ｋｂｐｓとした。
【０２５１】
基地局とゲートウェイとの間は、高速有線による接続を想定し、無線通信と比較して十分な容量および通信速度があるとして、この間の遅延時間を無視することとした。
【０２５２】
電波伝搬モデルは、市街地の見通し内環境を想定し、２波モデルおよびライスフェージングを適用した。ライスフェージングのライス係数は、アンテナの高さを考慮して市街地よりも反射波の多い環境を想定し、市街地における８〜１０ｄＢよりも小さい６ｄＢに設定された。トラフィックは、各無線装置でポアソン分布で発生し、そのデータの発生間隔およびデータサイズをそれぞれ指数分布とした。
【０２５３】
マルチパス・マルチホップアクセス経路は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる基地局までのホップ数が最小となる無線装置を転送先として構築された。
【０２５４】
評価項目は、無線装置からゲートウェイへＵＤＰによりデータ転送を行ない、単位時間当たりのゲートウェイに到着したパケットの平均遅延時間（無線装置でオリジナルパケットが発生してから基地局に到着するまでの平均時間（ｓｅｃ／ｐａｃｋｅｔ）、以下、「遅延時間」）と、単位時間当たりのゲートウェイに到着したデータの総量（ｂｐｓ、以下、「スループット」）とした。
【０２５５】
シミュレーションによる評価時間は、１０００ｓｅｃとし、シミュレーション開始から３００ｓｅｃ後に各無線装置でデータ発生を開始した。また、この発明によるパケット分配制御方式の有効性を示すために、評価項目において、次の３つの方式と比較を行なった。
【０２５６】
Ｍ１：ラウンドロビン方式（ＲＲ）
マルチパス・マルチホップアクセス経路における各構成経路にパケットを均等に分配する。
【０２５７】
Ｍ２：実測送信レート方式（ＴＲ）
各無線装置のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇおよびＩＥＥＥ８０２．１６によるリンクにおいて計測された送信レートに比例して、それぞれの構成経路へパケットを分配する。即ち、計測された送信レートは、メディアアクセス制御遅延時間を含むパケット転送時間（通信遅延時間）を考慮するが、キューにおける待機時間は、考慮されない。
【０２５８】
Ｍ３：単一リンク方式（ＳＬ）
最も良い性能の無線システムのリンクに全パケットを分配する。即ち、基地局ＡおよびＢのＩＥＥＥ８０２．１１ａによるセル内に存在する無線装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによるリンクを用い、その他の無線装置は、ＩＥＥＥ８０２．１６によるリンクを用いる。従って、基地局ＡおよびＢのＩＥＥＥ８０２．１１ａによるセル内に存在する無線装置は、マルチパスおよびマルチホップを用いない。
【０２５９】
この発明によるパケット分配制御方式と実測送信レート方式（ＴＲ）とのパケット分配更新および遅延時間の配信は、各無線装置において１０ｓｅｃ周期で非同期に実施する。また、最適解探索における各パラメータは、表２に示すパラメータが用いられた。
【０２６０】
【表２】
2010109825.tif 000036
【０２６１】
（遅延時間とスループットの推移）
図８は、無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが５Ｋｂｉｔｓであるときの平均遅延時間を示す図である。また、図９は、無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが５Ｋｂｉｔｓであるときのスループットを示す図である。
【０２６２】
図８において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ３は、この発明によるパケット分配制御方式を用いたときの平均遅延時間を示し、曲線ｋ４は、ラウンドロビン方式を用いたときの平均遅延時間を示し、曲線ｋ５は、単一リンク方式を用いたときの平均遅延時間を示し、曲線ｋ６は、実測送信レート方式を用いたときの平均遅延時間を示す。
【０２６３】
また、図９において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ７は、この発明によるパケット分配制御方式を用いたときのスループットを示し、曲線ｋ８は、ラウンドロビン方式を用いたときのスループットを示し、曲線ｋ９は、単一リンク方式を用いたときのスループットを示し、曲線ｋ１０は、実測送信レート方式を用いたときのスループットを示す。
【０２６４】
この発明によるパケット分配制御方式は、遅延時間がパケット分配を繰り返すことによって徐々に減少し、他の方式よりも低くなる。ラウンドロビン方式および単一リンク方式は、遅延時間がほぼ同等であり、実測送信レート方式は、遅延時間が比較方式で最も高くなる（曲線ｋ３〜ｋ６参照）。
【０２６５】
スループットは、この発明による方式と単一リンク方式とがほぼ同等であり、ラウンドロビン方式は、それらと比較して微減する。実測送信レート方式は、遅延時間が他の方式よりも低くなる（曲線ｋ７〜ｋ１０参照）。
【０２６６】
図１０は、各方式のネットワーク全体におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配量の推移を示す図である。図１０において、縦軸は、ＩＥＥＥ８０２．１６の負荷を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ１１は、この発明によるパケット分配制御方式におけるＩＥＥＥ８０２．１６の負荷を示し、曲線ｋ１２は、ラウンドロビン方式におけるＩＥＥＥ８０２．１６の負荷を示し、曲線ｋ１３は、単一リンク方式におけるＩＥＥＥ８０２．１６の負荷を示し、曲線ｋ１４は、実測送信レート方式におけるＩＥＥＥ８０２．１６の負荷を示す。
【０２６７】
ラウンドロビン方式および単一リンク方式のいずれも、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配量は、大きく（ラウンドロビン方式は、転送ごとに半分がＩＥＥＥ８０２．１６へ分配される。即ち、ホップ数をＨとすると、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率は、Σ０．５Ｈとなる。）、それらの遅延時間とスループットは、ＩＥＥＥ８０２．１６の性能に依存する（曲線ｋ１２，ｋ１３参照）。
【０２６８】
この発明による方式および実測送信レート方式は、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配量が似た傾向にある（曲線ｋ１１，ｋ１４参照）。
【０２６９】
図１１は、基地局に比較的近い位置に配置された無線装置と、基地局から離れた位置に配置された無線装置における、この発明による方式と実測送信レート方式のＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示す図である。なお、基地局に比較的近い位置に配置された無線装置を「近傍端末」と言い、基地局から離れた位置に配置された無線装置を「遠隔端末」と言う。
【０２７０】
図１１において、縦軸は、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ１５は、この発明による方式を用いた遠隔端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示し、曲線ｋ１６は、実測送信レート方式を用いた遠隔端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示し、曲線ｋ１７は、この発明による方式を用いた近傍端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示し、曲線ｋ１８は、実測送信レート方式を用いた近傍端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示す。
【０２７１】
実測送信レート方式は、リンクの実測送信レート比率に基づくため、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇとＩＥＥＥ８０２．１６との性能比に依存し、いずれも、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる経路Ｒｇｉへのパケット分配率が高くなる（曲線ｋ１６，ｋ１８参照）。
【０２７２】
一方、この発明による方式は、遠隔端末（構成経路におけるマルチホップ経路のホップ数が大）において、マルチパス・マルチホップアクセス経路の構成経路Ｌ１６ｉと構成経路Ｒｇｉに関して、Ｔ１６ｉ＜ＴｇＲｉであり、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配が式（２４）を満たし（このトラフィックでは、下に凸の下り勾配の区間と見なせる）、パケットの大部分は、構成経路Ｒｇｉへ分配される結果となる（曲線ｋ１５参照）。
【０２７３】
即ち、この発明による方式は、ネットワーク全体を見た場合、パケット分配によって、マルチパス・マルチホップアクセス経路のホップ数を減らすのと同等の効果を有し、遠隔端末では、パケットの大部分を構成経路Ｌ１６ｉへ分配することによってホップ数が多い経路による遅延時間の増加とパケット損失量の増加とを回避し、実測送信レート方式よりも遅延時間とスループットとを改善する。
【０２７４】
また、近傍端末では、ホップ数が少なく、ＩＥＥＥ８０２．１６によりも速くなる構成経路Ｒｇｉへ大部分のパケットを分配することによって（曲線ｋ１７参照）、スループットを維持し、単一リンク方式およびラウンドロビン方式よりも遅延時間を改善する。
【０２７５】
図１２は、無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが１５Ｋｂｉｔｓであるときの平均遅延時間を示す図である。また、図１３は、無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが１５Ｋｂｉｔｓであるときのスループットを示す図である。
【０２７６】
図１２において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ１９は、この発明によるパケット分配制御方式を用いたときの平均遅延時間を示し、曲線ｋ２０は、ラウンドロビン方式を用いたときの平均遅延時間を示し、曲線ｋ２１は、単一リンク方式を用いたときの平均遅延時間を示し、曲線ｋ２２は、実測送信レート方式を用いたときの平均遅延時間を示す。
【０２７７】
また、図１３において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ２３は、この発明によるパケット分配制御方式を用いたときのスループットを示し、曲線ｋ２４は、ラウンドロビン方式を用いたときのスループットを示し、曲線ｋ２５は、単一リンク方式を用いたときのスループットを示し、曲線ｋ２６は、実測送信レート方式を用いたときのスループットを示す。
【０２７８】
単一リンク方式およびラウンドロビン方式の平均遅延時間は、大きく劣化し（曲線ｋ２０，ｋ２１参照）、スループットも低くなる（曲線ｋ２４，ｋ２５参照）。これは、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配量が過多であるため、ＩＥＥＥ８０２．１６の容量が超過になるためである。
【０２７９】
実測送信レート方式は、リンクの実測送信レート比率でパケット分配を行なうため、全般的に、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる経路Ｒｇｉへのパケット分配量が多くなる。そのため、ＩＥＥＥ８０２．１６の容量が超過せず、単一リンク方式およびラウンドロビン方式よりも遅延およびスループットの両方が改善される（曲線ｋ２２，ｋ２６参照）。
【０２８０】
しかし、  実測送信レート方式は、遠隔端末においても、経路Ｒｇｉへパケットを分配するため、この発明による方式と比較して、マルチホップによる遅延の増加とパケット損失とによって、遅延時間およびスループットの両方が劣る（曲線ｋ１９と曲線ｋ２２との比較、および曲線ｋ２３と曲線ｋ２６との比較参照）。
【０２８１】
図１４は、近傍端末と、遠隔端末とにおける、この発明による方式と実測送信レート方式のＩＥＥＥ８０２．１６への他のパケット分配率を示す図である。図１４において、縦軸は、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ２７は、この発明による方式を用いた遠隔端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示し、曲線ｋ２８は、実測送信レート方式を用いた遠隔端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示し、曲線ｋ２９は、この発明による方式を用いた近傍端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示し、曲線ｋ３０は、実測送信レート方式を用いた近傍端末におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示す。
【０２８２】
この発明による方式においては、遠隔端末において大部分のパケットが経路Ｌ１６ｉへ分配される点は、平均データサイズが１Ｋｂｉｔｓである場合と同等であるが、基地局へ向かって遠隔端末と同等の分配を行なう無線装置が増え、マルチパス・マルチホップアクセス経路のホップ数が更に減少するのと同等の効果をもたらす。また、近傍端末では、各無線装置の転送パケットが集約されて、負荷が高くなるため、パケットの一部を経路Ｌ１６ｉへ分配し（図１４参照）、Ｔ１６ｉとＴｇＲｉとが略等しくなるパケット量を検出し、結果的に、経路Ｌ１６ｉと経路Ｒｇｉとを併用することで集約された大量のパケットを他の方式よりも低遅延および高スループットで転送することができる。
【０２８３】
図１５は、平均遅延時間と、スループットとの関係を示す図である。図１５において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、スループットを表す。また、曲線ｋ３１は、この発明による方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示し、曲線ｋ３２は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示し、曲線ｋ３３は、単一リンク方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示し、曲線ｋ３４は、実測送信レート方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示す。
【０２８４】
なお、図１５に示す平均遅延時間およびスループットは、ランダムに生成した１０通りのトポロジにおいて、平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズを１Ｋｂｉｔｓから２０Ｋｂｉｔｓまで増加させ、各場合に計測された遅延時間とスループットのそれぞれの平均である。
【０２８５】
計測時間は、この発明による方式の状態が安定するシミュレーション時間６００ｓｅｃから１０００ｓｅｃとした。実測送信レート方式は、ＩＥＥＥ８０２．１６とＩＥＥＥ８０２．１１とのリンクにおける実測送信レート比率に基づくため、いずれのトラフィックにおいても、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによるマルチホップ経路へのパケット分配量が多くなる。そのため、遠隔端末においても、マルチホップ経路へパケットを多く分配するため、遅延が大きくなる。
【０２８６】
一方、単一リンク方式およびラウンドロビン方式は、ＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配量が多く、遠隔端末においてマルチホップ経路へのパケット分配量が少ない。そのため、遅延時間は、実測送信レート方式よりも低くなる。しかし、トラフィックが増えると、ＩＥＥＥ８０２．１６の容量が超過するので、遅延時間およびスループットが急激に低下する。
【０２８７】
この発明による方式は、いずれのスループットにおいても、他の方式よりも遅延が小さくなり、そのパケット分配が有効であることが解る。
【０２８８】
（順序乱れパケット）
順序乱れパケットによる遅延時間およびスループットへの影響を調べるため、ＵＤＰにおいて送信パケットに順序番号を付加し、ＵＤＰでパケット到着時に順序番号が昇順とならないパケットを順序乱れパケットとした。
【０２８９】
図１６は、順序乱れパケットを無効パケットとした場合のスループット（以下、「実効スループット」と言う）と順序乱れパケット到着率（順序乱れパケット数／全到着パケット数）とを示す図である。
【０２９０】
図１６において、縦軸は、スループットまたは順序乱れパケット到着率を表し、横軸は、負荷を表す。また、曲線ｋ３５は、この発明による方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示し、曲線ｋ３６は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示し、曲線ｋ３７は、単一リンク方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示し、曲線ｋ３８は、実測送信レート方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示す。
【０２９１】
更に、曲線ｋ３９は、この発明による方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示し、曲線ｋ４０は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示し、曲線ｋ４１は、単一リンク方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示し、曲線ｋ４２は、実測送信レート方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示す。
【０２９２】
なお、図１６に示す実効スループットおよび順序乱れパケット到着率は、図１５と同様にして取得された。
【０２９３】
この発明による方式は、ラウンドロビン方式および実測送信レート方式と比較して、順序乱れパケットの到着が非常に少なく、各トラフィックにおいて高い実効スループットを実現する。単一リンク方式と比較すると、ネットワーク全体のトラフィックが２０Ｍｂｐｓの近傍（ＩＥＥＥ８０２．１６の容量内）において、実効スループットが微減する。
【０２９４】
この発明による方式では、トラフィックが増加するに従い、マルチパス・マルチホップアクセス経路の複数の構成経路へパケットを分配する無線装置が増える。エンド−エンドの平均遅延時間を各構成経路間で均等化するパケット分配は、順序乱れパケット到着を抑制し、トラフィックが２０Ｍｂｐｓの近傍では、その到着割合が３〜４％である。
【０２９５】
トラフィックが更に多い場合では、この発明による方式は、単一リンク方式よりもスループットが高くなる。この場合においては、単一リンク方式がＩＥＥＥ８０２．１６の容量超過となり、上限に達する。
【０２９６】
一方、この発明による方式では、順序乱れパケット到着率は増加するが、それ以上に複数経路の併用による容量増加の効果が高く、高い実効スループットを維持する。
【０２９７】
図１７は、順序乱れパケットを最大２パケット到着期間、待機する順序制御を実施した場合の実効スループットと順序乱れパケット到着率とを示す図である。なお、順序乱れパケットを最大２パケット到着期間、待機することは、ＴＣＰの最大重複ＡＣＫ数が“２”である場合に相当する。
【０２９８】
図１７において、縦軸は、スループットまたは順序乱れパケット到着率を表し、横軸は、負荷を表す。また、曲線ｋ４３は、この発明による方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示し、曲線ｋ４４は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示し、曲線ｋ４５は、単一リンク方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示し、曲線ｋ４６は、実測送信レート方式によってパケットを分配したときのスループットと負荷との関係を示す。
【０２９９】
更に、曲線ｋ４７は、この発明による方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示し、曲線ｋ４８は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示し、曲線ｋ４９は、単一リンク方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示し、曲線ｋ５０は、実測送信レート方式によってパケットを分配したときの順序乱れパケット到着率と負荷との関係を示す。
【０３００】
順序制御を実施しない場合と比較すると、この発明による方式、ラウンドロビン方式、および実測送信レート方式のいずれにおいても、順序乱れパケット到着率が減少し、その実効スループットが改善される。
【０３０１】
この発明による方式においては、図１６に見られたネットワークトラフィックが２０Ｍｂｐｓ近傍の微減がほぼ解消し（順序乱れパケット到着率が０．５％未満となる）、更に、高いトラフィックにおいて単一リンク方式よりも高い実効スループットを維持する。
【０３０２】
図１８は、順序制御を実施した場合の実効スループットと遅延時間との相関を示す図である。図１８において、縦軸は、平均遅延時間を表し、横軸は、スループットを表す。また、曲線ｋ５１は、この発明による方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示し、曲線ｋ５２は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示し、曲線ｋ５３は、単一リンク方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示し、曲線ｋ５４は、実測送信レート方式によってパケットを分配したときの平均遅延時間とスループットとの関係を示す。
【０３０３】
この発明による方式は、全てのトラフィックで比較方式よりも低遅延および高スループットとなり、ほぼ、図１５に示す場合と同等の性能となる。これは、各構成経路間のエンド−エンドの遅延時間が均等化されるようにパケット分配を行うことによって、多少の順序乱れパケットが到着するが、その遅れ時間が少なくまた分散が小さいため、上位層の順序制御が有効に機能することによる。即ち、この発明による方式は、多少の順序乱れパケットが発生するが、レイヤ４における順序制御を想定すると、比較方式よりも上位層においても低遅延および高スループットの通信を実現可能である。
【０３０４】
上述したように、シミュレーション結果から、この発明による方式の有効性が実証された。
【０３０５】
上記においては、マルチパス・マルチホップアクセス経路は、ＩＥＥＥ８０２．１６による経路と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる経路との２個の経路によって構成される場合について説明したが、この発明においては、これに限らず、マルチパス・マルチホップアクセス経路は、ＩＥＥＥ８０２．１６による経路と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる経路と、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる経路との３個の経路によって構成されていてもよく、一般的には、、マルチパス・マルチホップアクセス経路は、相互に異なる複数の無線システムによる複数の経路によって構成されていればよい。
【０３０６】
そして、この場合、図７に示すフローチャートに従って平均遅延時間が最大である経路と平均遅延時間が最小である経路との間でパケット分配処理を繰り返し実行することによって、複数の経路における複数の平均遅延時間は、相互に近づき、最終的に均等になる。複数の経路から平均遅延時間が最大である経路と平均遅延時間が最小である経路とを選択し、その２つの経路間でパケット分配処理を行うことを繰り返し実行することによって、複数の経路における複数の平均遅延時間のうち、突出した平均遅延時間が除去されるからである。
【０３０７】
その結果、マルチパス・マルチホップアクセス経路のコストが最小になり、無線ネットワーク全体の通信効率を向上できる。
【０３０８】
また、上記においては、各無線装置１〜９，１１，１２は、マルチパス・マルチホップアクセス経路を構成する複数の経路の複数の平均遅延時間を均等にするように複数の経路にパケットを分配すると説明したが、この発明による無線装置は、マルチパス・マルチホップアクセス経路を構成する複数の経路の複数の平均遅延時間を相互に近づけるように複数の経路にパケットを分配するものであればよく、この発明による無線ネットワークは、マルチパス・マルチホップアクセス経路を構成する複数の経路の複数の平均遅延時間を相互に近づけるように複数の経路にパケットを分配する無線装置を備えていればよい。
【０３０９】
マルチパス・マルチホップアクセス経路を構成する複数の経路の複数の平均遅延時間を相互に近づけるように複数の経路にパケットを分配すれば、通信のコストが低下し、無線ネットワーク全体の通信効率を向上できるからである。
【０３１０】
この発明においてはスイッチング手段１６、コントローラ１７および探索モジュール１９は、「分配手段」を構成する。
【０３１１】
また、図７に示すフローチャートに従って最適解を求める処理は、「パケット分配処理」を構成する。
【０３１２】
更に、無線モジュール１３〜１５は、「複数の無線モジュール」を構成する。
【０３１３】
更に、平均遅延時間が最大である経路は、「遅延最大経路」を構成し、平均遅延時間が最小である経路は、「遅延最小経路」を構成する。
【０３１４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０３１５】
この発明は、コグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上可能な無線装置に適用される。また、この発明は、コグニティブ無線ネットワークの通信効率を向上可能な無線装置を備えた無線ネットワークに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０３１６】
【図１】この発明の実施の形態による無線ネットワークの概略図である。
【図２】図１に示す無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】単一リンクおよびマルチリンクを説明するための概念図である。
【図４】経路テーブルの概念図である。
【図５】パケットの分配方法を説明するための概念図である。
【図６】降下法を用いて最適解を求めるときのパケット分配の概念図である。
【図７】降下法を用いて最適解を求める動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが５Ｋｂｉｔｓであるときの平均遅延時間を示す図である。
【図９】無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが５Ｋｂｉｔｓであるときのスループットを示す図である。
【図１０】各方式のネットワーク全体におけるＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配量の推移を示す図である。
【図１１】基地局に比較的近い位置に配置された無線装置と、基地局から離れた位置に配置された無線装置における、この発明による方式と実測送信レート方式のＩＥＥＥ８０２．１６へのパケット分配率を示す図である。
【図１２】無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが１５Ｋｂｉｔｓであるときの平均遅延時間を示す図である。
【図１３】無線装置の平均データ発生間隔が５０ｍｓｅｃであり、平均データサイズが１５Ｋｂｉｔｓであるときのスループットを示す図である。
【図１４】近傍端末と、遠隔端末とにおける、この発明による方式と実測送信レート方式のＩＥＥＥ８０２．１６への他のパケット分配率を示す図である。
【図１５】平均遅延時間と、スループットとの関係を示す図である。
【図１６】順序乱れパケットを無効パケットとした場合のスループットと順序乱れパケット到着率とを示す図である。
【図１７】順序乱れパケットを最大２パケット到着期間、待機する順序制御を実施した場合の実効スループットと順序乱れパケット到着率とを示す図である。
【図１８】順序制御を実施した場合の実効スループットと遅延時間との相関を示す図である。
【符号の説明】
【０３１７】
１〜９，１１，１２  無線装置、１０，２０  基地局、１２Ａ  アンテナ、１３〜１５  無線モジュール、１６  スイッチング手段、１７  コントローラ、１８  アプリケーションプロセッサ、１９  探索モジュール、３１〜３３  有線ケーブル、５０  無線ＷＡＮセル、６０，７０  無線ＬＡＮセル、１００  無線ネットワーク。
【図１】
2010109825.tif 000037
【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】
2010109825.tif 000051
【図１６】
2010109825.tif 000052
【図１７】
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【図１８】
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