(57)【要約】【課題】送信対象パケットによって、異なる遅延保証の要求を満たす経路の選択を可能にする。【解決手段】マルチホップ無線通信ネットワーク１を介して通信を行う通信装置４は、データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部１５と、要求が第１の要求である場合にマルチホップ無線通信ネットワーク１内の第２通信装置３と通信装置４との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、要求が第２の要求である場合に第２通信装置３と通信装置４との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部１６と、経路選択部１６で選択された経路へデータを送信する送信部（１７、１１）を備える。【選択図】図４
2014216709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ無線通信ネットワークを介して通信を行う通信装置であって、
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
前記要求が第１の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第２の要求である場合に前記第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記通信装置と前記第２通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質を算出するリンク品質算出部を備え、
前記経路選択部は、前記リンク品質算出部により算出されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信装置と前記第２通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質の情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信するリンク品質受信部を備え、
前記経路選択部は、前記リンク品質受信部により受信されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記データの属性に応じて前記要求を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項５】
遅延保証の要求の指定情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信する要求受信部を備え、
前記判定部は、データの送信に適用される遅延保証の要求を前記指定情報に応じて判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記経路選択部は、前記要求が第２の要求である場合に、複数個の経路の組み合わせで複数回の同じデータのデータ送信を行った場合に所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信装置。
【請求項７】
マルチホップ通信を行う第１通信装置と第２通信装置を備えるマルチホップ無線通信ネットワークシステムであって、
前記第１通信装置が、
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
前記要求が第１の要求である場合に前記第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第２の要求である場合に前記第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
を備えることを特徴とするマルチホップ無線通信ネットワークシステム。
【請求項８】
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する第１工程と、
前記要求が第１の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第１通信装置及び第２通信装置の間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第２の要求である場合に前記第１通信装置と前記２通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する第２工程と、
前記第２工程で選択された経路を経由して前記第１通信装置から前記第２通信装置へ前記データを送信する、ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で論じられる実施態様は、通信装置、マルチホップ無線通信ネットワークシステム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチホップを含む無線通信システムにおいて、様々な経路探索手法が用いられている。経路探索手法では、例えば、リンクコストが定義され、リンクコストの合計が最も小さい経路が選択される。
【０００３】
関連技術として、独立リンク集合複雑度と平均端末間距離の組み合わせに対応して最低リンクコストが定められ、ルーティング管理手段が、最低リンクコスト以下となるリンクを除いて独立リンク集合を求めることが記載されている。この関連技術によれば、伝送品質の悪いリンクに起因する遅延を回避し安定したネットワークコーディング情報伝送を実現することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
１以上の特定のホップ数で到達する通信ノードまでの複数のネイバールートを管理するネイバー管理手段と、ネットワーク内にルーティングを行うためのルーティングテーブルを保持するルーティングテーブル管理手段を備えるノード装置が知られている。ノード装置は、標準ルート上においてデータの送信先ノード又は送信元ノードから自機ノードまでのホップ数が特定のホップ数の倍数である場合に、ネイバー管理手段によって管理されている複数のネイバールートのうち標準ルート上において自機ノードから特定のホップ数で到達する特定ノードまでのネイバールートを特定し、特定したネイバールートをルーティングテーブルに追加することによって予備ルートを構築するマルチパス構築手段を備える。ノード装置は、データのアプリケーションの種類に基づいて予備ルートを構築するか否か判断するアプリケーションデータ通信手段を更に備える。マルチパス構築手段は、アプリケーション構築手段が予備ルートを構築すると判断した場合に予備ルートを構築する（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
相互に異なる複数の無線システムを装備し、各々が装備した無線システムを用いて無線通信を行なう複数の基地局と、各々が複数の無線システムとマルチホップ無線システムとを装備し、各々が複数の無線システムから選択された少なくとも１つの無線システムとマルチホップ無線システムとを用いて複数の基地局のうちの所望の基地局にアクセスする複数の無線装置とを備える無線ネットワークシステムが知られている。複数の基地局の各々は、複数の無線装置のうちのｎ（ｎは３以上の整数）個の無線装置が少なくとも１つの無線システムとマルチホップ無線システムとを用いて複数の無線通信経路により自己と無線通信を行なう場合、複数の無線通信経路を用いた無線通信のスループットを維持し、かつ、複数の無線通信経路を用いた無線通信の遅延時間を相対的に低下させる経路切換処理を行なうようにｎ個の無線装置のうちの特定無線装置を制御する。特定無線装置は、基地局からの制御に応じて、経路切換処理を行なう（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５５２０８号公報
【特許文献２】特開２００７−２２８０８３号公報
【特許文献３】特開２００８−６７０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
送信対象のパケットに応じて異なる種類の遅延保証の要求を適用することが好ましいことがある。例えば、緊急のパケットに対しては遅延の分散を抑制して大きな遅延が発生しないように遅延保証を行い、それ以外のパケットは平均遅延を小さくするように遅延保証を行う場合を想定する。
【０００８】
平均遅延は、ホップ数が増えることによって増える傾向があるのでホップ数は少ない方が平均遅延も小さくなる。遅延の分散は、ホップ数が増えることによって小さくなる傾向があるのでホップ数が多い方が遅延の分散が小さくなる。
【０００９】
遅延保証の要求が「平均遅延を抑えること」、すなわちスループットが高いことである場合、ホップ数がより少ない経路を選ぶとよい。しかし、遅延保証の要求が「大幅なパケット遅延を抑えること」である場合、ホップ数を減らして遅延の分散が増えると大きな遅延が発生する可能性が高くなる。このため、大きなパケット遅延を抑える経路と平均遅延を小さくする経路とは異なる経路であることがある。
【００１０】
図１に示すように、マルチホップネットワークにおけるノード装置９０１及び中継装置９０３間のＰＥＲ（Packet Error Ratio）と、ハブ装置９０２及び中継装置９０３間のＰＥＲが各々「０．１」の場合を想定する。また、ノード装置９０１及びハブ装置９０２間のＰＥＲが変数ｘである場合を想定する。ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットが送信される場合の平均遅延及びエラーが５回発生する確率と、中継装置９０３を経由してパケットが送信される場合の平均遅延及びエラーが５回発生する確率の比較を以下に説明する。以下の説明及び添付図面においてノード装置及びハブ装置をそれぞれ「ノード」及び「ハブ」と表記することがある。
【００１１】
図２は、平均遅延及びエラーが５回発生する確率のグラフである。横軸はノード装置９０１及びハブ装置９０２間のＰＥＲ「ｘ」を示し、左側縦軸は平均遅延を示し、右側縦軸はエラーが５回発生する確率を示す。平均遅延の値は、１ホップで転送できた場合の遅延を「１」とする相対値である。
【００１２】
細実線は、ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットが送信される場合の平均遅延を示す。太実線は、ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットが送信される場合にエラーが５回発生する確率を示す。細点線は、中継装置９０３を経由してパケットが送信される場合の平均遅延を示す。太点線は、中継装置９０３を経由してパケットが送信される場合にエラーが５回発生する確率を示す。
【００１３】
範囲ΔＲ１では、中継装置９０３を経由してパケットを送信するより、ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットを送信する方が平均遅延もエラー発生率も小さい。範囲ΔＲ３では、ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットを送信するより、中継装置９０３を経由してパケットを送信する方が平均遅延もエラー発生率も小さい。
【００１４】
範囲ΔＲ２では、中継装置９０３を経由してパケットを送信するより、ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットを送信する方が平均遅延が小さい。一方で、ノード装置９０１からハブ装置９０２へ直接パケットを送信するより中継装置９０３を経由してパケットを送信する方がエラー発生率が小さい。すなわち、平均遅延を小さくする経路は中継装置９０３を経由しない経路であり、大きなパケット遅延を抑える経路は中継装置９０３を経由する経路であり、両者は異なる。
【００１５】
本明細書に開示される装置又は方法は、送信対象パケットによって、異なる遅延保証の要求を満たす経路の選択を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
装置の一観点によれば、マルチホップ無線通信ネットワークを介して通信を行う第１通信装置が与えられる。第１通信装置は、データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、要求が第１の要求である場合にマルチホップ無線通信ネットワーク内の第２通信装置と第１通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、要求が第２の要求である場合に第２通信装置と第１通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、経路選択部で選択された経路へデータを送信する送信部を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書に開示される装置又は方法によれば、送信対象パケットによって、異なる遅延保証の要求を満たす経路の選択が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】マルチホップネットワーク内のＰＥＲの第１例の説明図である。
【図２】平均遅延及びエラーが５回発生する確率のグラフである。
【図３】通信システムの構成例の説明図である。
【図４】ノードの機能構成の一例の説明図である。
【図５】中継装置の機能構成の一例の説明図である。
【図６】ノードの動作の一例の説明図である。
【図７】マルチホップネットワーク内のＰＥＲの第２例の説明図である。
【図８】（Ａ）は要求遅延が異なる場合における平均遅延の違いを説明するためのグラフであり、（Ｂ）は要求遅延が異なる場合におけるエラー発生が４回を超える確率の違いを説明するためのグラフである。
【図９】ノードの一例のハードウエア構成図である。
【図１０】中継装置の一例のハードウエア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜１．通信システムの構成図＞
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図３は、通信システムの構成例の説明図である。図３に示すように、第１ネットワーク１と第２ネットワーク２とは、ハブ３を介して接続されている。第１ネットワーク１は、ハブ３、ノード４−１〜４−３並びに中継装置５−１及び５−２を備えるマルチホップネットワークである。以下の説明において、ノード４−１〜４−３を総称して「ノード４」と表記することがある。中継装置５−１及び５−２を総称して「中継装置５」と表記することがある。
【００２０】
ノード４は、マルチホップ通信によりハブ３へデータを送信し、ハブ３は、ノード４から収集したデータを、第２ネットワークを経由した他の通信装置に転送する。中継装置５は、ノード４とハブ３との間のマルチホップ通信を中継する。ノード４が、他のノード４のマルチホップ通信を中継する中継装置５として動作してもよい。
【００２１】
例えば第１ネットワーク１は、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.15.6で標準化されているBAN(Body Area Network)、Bluetooth（登録商標）やZigbee（登録商標）であってよい。例えば第２ネットワーク２は、IEEE 802.11で標準化されるWLAN(Wireless Local Area Network)や、IEEE 802.16で標準化される WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)ネットワークであってよい。
【００２２】
＜２．機能構成＞
図４は、ノード４−１の機能構成の一例の説明図である。他のノード４−２及び４−３も同様の構成を備える。ノード４−１は、通信部１０と、データ処理部１１と、リンク品質算出部１３を備える。ノード４−１は、アプリケーション処理部１４と、属性判定部１５と、経路選択部１６と、送信データ作成部１７を備える。
【００２３】
通信部１０は、ハブ３及び中継装置５から送信されたパケットを受信する。通信部１０は、受信したパケットをデータ処理部１１へ出力する。リンク品質算出部１３は、ハブ３とノード４−１の間のリンクのリンク品質を算出する。例えば、リンク品質算出部１３は、ハブ３から受信したパケット受信時のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）を測定する。リンク品質算出部１３は、ＲＳＳＩに基づいて、ハブ３とノード４−１との間のパケット通信のＰＥＲを、ハブ３とノード４−１との間のパケット通信のリンク品質として算出してよい。
【００２４】
以下の説明では、ハブ３とノード４との間のリンク品質、ハブ３と中継装置５との間のリンク品質、及びノード４と中継装置５との間のリンク品質を示す指標がＰＥＲである例示を使用する。但し、この例示は本明細書に記載のリンク品質の指標がＰＥＲである場合に限定されることを意図するものではない。リンク品質としては、受信電力強度、ＳＩＮＲ（Signal−to−Interference plus Noise power Ratio）、ＢＥＲ（Bit Error Ratio）及びＰＥＲのいずれか１つ以上の組み合わせを使用することができる。
【００２５】
同様に、リンク品質算出部１３は、中継装置５とノード４−１の間のパケット通信のＰＥＲを算出する。リンク品質算出部１３は、算出したＰＥＲを経路選択部１６に出力する。
【００２６】
通信部１０は、中継装置５から送信された制御パケットを受信する。制御パケットは、中継装置５で算出されたハブ３と中継装置５との間のリンク品質として、ハブ３と中継装置５との間のＰＥＲの情報の情報として含んでいてよい。ハブ３と中継装置５との間のパケット通信のＰＥＲの情報を含む制御パケットは、例えば、IEEE 802.15.6に記述されるＴ−Ｐｏｌｌフレームであってよい。
【００２７】
通信部１０は、受信した制御パケットをデータ処理部１１へ出力する。データ処理部１１は、制御パケットからハブ３と中継装置５との間のＰＥＲを取得する。データ処理部１１は、取得したＰＥＲを経路選択部１６に出力する。
【００２８】
アプリケーション処理部１４は、ノード４−１からハブ３へ送るデータの属性情報を属性判定部１５へ出力する。ノード４−１からハブ３へ送るデータは、例えば図９を参照して後述するセンサ回路１０６によって測定された測定値データであってよい。
【００２９】
属性判定部１５は、データの属性情報に応じてこのデータの送信に適用する遅延保証の要求を決定する。以下の説明において、遅延保証の要求を単に「要求遅延」と表記することがある。属性判定部１５は、要求遅延の情報を経路選択部１６に出力する。
【００３０】
例えば、データの属性は、緊急にハブ３へ送られることが望ましいデータであることを示す「緊急」と、それ以外のデータであることを示す「通常」であってよい。例えば、要求遅延の種類は、パケットの「平均遅延抑制」とパケットの「大幅な遅延抑制」であってよい。例えば、属性判定部１５は属性「緊急」を持つデータに適用する要求遅延として「大幅な遅延抑制」を選択してよい。例えば属性判定部１５は、属性「通常」を持つデータに適用する要求遅延として「平均遅延抑制」を選択してよい。
【００３１】
経路選択部１６は、リンク毎に算出されたリンク品質に応じて、属性判定部１５が決定した要求遅延に従う経路の経路探索を行う。例えば、要求遅延が「平均遅延抑制」である場合に、経路選択部１６は平均遅延が所定の条件を満足する経路を探索してよい。
【００３２】
例えば、経路選択部１６は平均遅延が最も小さい経路を探索してもよい。例えば、経路選択部１６は、平均遅延が所定閾値よりも小さい経路のいずれかを選択してもよい。例えば、経路選択部１６は、平均遅延が所定閾値よりも小さい経路のうち最もホップ数が少ない経路を探索してもよい。
【００３３】
例えば、要求遅延が「大幅な遅延抑制」である場合に、経路選択部１６は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路を探索してよい。
【００３４】
例えば、経路選択部１６は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が最も大きい経路を探索してもよい。例えば、経路選択部１６は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定閾値より大きな経路のいずれかを選択してもよい。例えば、経路選択部１６は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定閾値より大きな経路のうち最もホップ数が少ない経路を探索してもよい。
【００３５】
経路選択部１６は、探索された経路情報を送信データ作成部１７に出力する。送信データ作成部１７は、経路情報に基づいて作成された宛先情報を含んだパケットを作成する。データ処理部１１は、通信部１０を介して、宛先情報で指定された相手側装置へパケットを送信する。
【００３６】
図５は、中継装置５−１の機能構成の一例の説明図である。他の中継装置５−２も同様の構成を備える。中継装置５−１は、通信部２０と、データ処理部２１と、ＲＳＳＩ測定部２２と、リンク品質算出部２３と、送信データ作成部２４を備える。
【００３７】
通信部２０は、ハブ３及びノード４から送信されたパケットを受信する。通信部２０は、受信したパケットをデータ処理部２１へ出力する。データ処理部２１は受信したパケットに所定のデータ処理を行う。
【００３８】
リンク品質算出部２３は、ハブ３と中継装置５−１の間のリンクのリンク品質を算出する。例えば、リンク品質算出部２３は、ハブ３と中継装置５−１の間のパケット通信のＰＥＲをリンク品質として算出してよい。リンク品質算出部２３は、送信データ作成部２４にリンク品質を出力する。送信データ作成部２４は、リンク品質の情報を含んだ制御パケットを生成する。送信データ作成部２４は、通信部２０を介して制御パケットをノード４−１へ送信する。
【００３９】
＜３．動作説明＞
図６は、ノード４−１の動作の一例の説明図である。オペレーションＡＡでは、ハブ３とノード４との間で想定される様々な経路上のリンクのそれぞれについてリンク品質が決定される。リンク品質算出部１３がハブ３とノード４−１との間のリンク品質、及びノード４−１と中継装置５との間のリンク品質を算出することにより、これらのリンクにおけるリンク品質が決定される。データ処理部１１が、ハブ３と中継装置５との間のリンク品質情報を取得することにより、ハブ３と中継装置５との間のリンク品質が決定される。
【００４０】
オペレーションＡＢにおいて属性判定部１５は、送信対象のデータの属性に応じて、このデータの送信に適用する要求遅延が「大幅な抑制遅延」であるか否かを判断する。要求遅延が「大幅な抑制遅延」である場合（オペレーションＡＢ：Ｙ）に動作はオペレーションＡＣへ進む。要求遅延が「大幅な抑制遅延」でなく「平均遅延抑制」である場合（オペレーションＡＢ：Ｎ）に動作はオペレーションＡＥへ進む。
【００４１】
オペレーションＡＣにおいて経路選択部１６は、オペレーションＡＡで決定されたリンク品質に応じて、ハブ３とノード４との間で想定される個々の経路で所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率を各々計算する。
【００４２】
以下、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率の算出方法の一例を説明する。簡単のためハブ３とノード４との間の経路のホップ数が２以下の場合について説明するが、本明細書に記載のハブ３とノード４との間のマルチホップ通信のホップ数は３以上であってもよい。
【００４３】
図７に示すように、ノード４−１とハブ３の間のＰＥＲを「ｘ」と表記する。また、ノード４−１と中継装置５−ｉの間のＰＥＲ「ｙｉ」と表記する。ｉは１、２、３…Ｎの各整数であり、整数Ｎはノード４−１とハブ３の間を中継可能な中継装置の数である。ハブ３と中継装置５−ｉの間のＰＥＲを「ｚｉ」と表記する。
【００４４】
中継装置５を経由しないでノード４−１からハブ３へ直接パケットを送信する経路の場合に、所定回数ｍの送信回数でデータ送信が成功しない確率ｐｄｆはｘｍである。したがって、所定回数ｍ以内の送信回数でデータ送信が成功する確率ｐｄｓは（１−ｘｍ）である。
【００４５】
中継装置５−ｉを経由する経路の場合、所定回数ｍの送信回数でデータ送信が成功しない確率ｐｉｆと、所定回数ｍ以内の送信回数でデータ送信が成功する確率ｐｉｓは、次式（１）及び（２）で与えられる。
【００４６】
【数１】
2014216709.tif 000003
【００４７】
オペレーションＡＤにおいて経路選択部１６は、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路を探索する。経路選択部１６は、データ送信失敗に伴うデータ再送のために複数回に亘って同じデータを送信する場合に、第１回目以降のいずれかのデータ送信の経路として、第１回目の経路と異なる経路を選択してもよい。すなわち、経路選択部１６が探索する経路は、「複数個の経路の組み合わせで複数回の同じデータのデータ送信を行った場合に所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路の組み合わせ」であってもよい。
【００４８】
例えば、経路選択部１６が探索する経路は、初回のデータ送信のための中継装置５を経由しない経路と、２回目以降のデータ送信のためのいずれかの中継装置５−ｉを経由する経路の組み合わせであってもよい。経路選択部１６は、このような経路の組み合わせのうち、所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率が所定の条件を満足する経路の組み合わせを探索してもよい。
【００４９】
送信データ作成部１７は、経路情報に基づいて作成された宛先情報を含んだパケットを作成する。データ処理部１１は、通信部１０を介して、宛先情報で指定された相手側装置へパケットを送信する。
【００５０】
オペレーションＡＥにおいて経路選択部１６は、オペレーションＡＡで決定されたリンク品質に応じて、ハブ３とノード４との間で想定される個々の経路での平均遅延を各々計算する。中継装置５を経由しないでノード４−１からハブ３へ直接パケットを送信する経路の平均遅延ｄｄ、中継装置５−ｉを経由する経路の平均遅延ｄｉは、次式（３）及び（４）で与えられる。
【００５１】
【数２】
2014216709.tif 000004
【００５２】
オペレーションＡＦにおいて経路選択部１６は、平均遅延が所定の条件を満足する経路を探索する。経路選択部１６は、データ送信失敗に伴うデータ再送のために複数回に亘って同じデータを送信する場合に、第１回目以降のいずれかのデータ送信の経路として、第１回目の経路と異なる経路を選択してもよい。すなわち、経路選択部１６が探索する経路は、「複数個の経路の組み合わせで同じデータの複数回のデータ送信を行った場合に平均遅延が所定の条件を満足する経路の組み合わせ」であってもよい。
【００５３】
送信データ作成部１７は、経路情報に基づいて作成された宛先情報を含んだパケットを作成する。データ処理部１１は、通信部１０を介して、宛先情報で指定された相手側装置へパケットを送信する。
【００５４】
＜４．実施例の効果＞
本実施例によれば、送信対象パケットの属性に応じた要求遅延を満たす経路を選択することが可能になる。例えば、大幅なパケット遅延を抑えたいパケットの場合には、所定回数の送信回数で送信成功確率が高い経路が選択される一方で、その他のパケットの場合には平均遅延がより少ない経路が選択される。
【００５５】
図８の（Ａ）は、要求遅延が異なる場合における平均遅延の違いを説明するためのグラフである。図８の（Ｂ）は、要求遅延が異なる場合におけるエラー発生が４回を超える確率の違いを説明するためのグラフである。ＰＥＲの設定は図１の設定と同様である。
【００５６】
図８の（Ａ）において、横軸はノード９０１及びハブ９０２間のＰＥＲ「ｘ」を示し、縦軸は平均遅延を示す。実線は、中継装置９０３を経由せずにノード９０１からハブ９０２へ直接パケットを送信する経路のみでパケットを送信した場合の平均遅延を示す。点線は、１回目の送信を中継装置９０３を経由しない経路でパケットを送信し、パケット送信の失敗した場合に２回目以降の送信において中継装置９０３を経由する経路でパケットを送信した場合の平均遅延を示す。
【００５７】
図８の（Ｂ）において、横軸はノード９０１及びハブ９０２間のＰＥＲ「ｘ」を示し、縦軸はエラー発生が４回を超える確率を示す。実線は、中継装置９０３を経由せずにノード９０１からハブ９０２へ直接パケットを送信する経路のみでパケットを送信した場合の確率を示す。点線は、１回目の送信を中継装置９０３を経由しない経路でパケットを送信し、パケット送信の失敗した場合に２回目以降の送信において中継装置９０３を経由する経路でパケットを送信した場合の確率を示す。
【００５８】
図８の（Ａ）において、中継装置９０３を経由しない経路のみでパケットを送信した場合の平均遅延は、２回目以降の送信において中継装置９０３を経由する経路でパケットを送信した場合の平均遅延よりも常に小さい。したがって、図８の（Ａ）及び図８の（Ｂ）の実線が、パケットのデータの属性が「通常」であり要求遅延が「平均遅延抑制」である場合の平均遅延及びエラー発生が４回を超える確率のグラフとなる。
【００５９】
「ｘ」の値がｘ１より小さい範囲では、中継装置９０３を経由しない経路のみでパケットを送信した場合のエラー発生が４回を超える確率は、２回目以降の送信において中継装置９０３を経由する経路でパケットを送信した場合よりも小さい。「ｘ」の値がｘ１より大きい範囲では、中継装置９０３を経由しない経路のみでパケットを送信した場合のエラー発生が４回を超える確率は、２回目以降の送信において中継装置９０３を経由する経路でパケットを送信した場合よりも大きい。
【００６０】
パケットのデータの属性が「緊急」であり、要求遅延が「大幅な遅延抑制」である場合、経路選択部１６は「ｘ」の値がｘ１より小さい範囲で、中継装置９０３を経由しない経路のみでパケットを送信する経路を選択する。経路選択部１６は「ｘ」の値がｘ１より大きい範囲で、初回送信用経路として中継装置９０３を経由しない経路を選択し、再送用経路として中継装置９０３を経由する経路を選択する。したがって、図８の（Ａ）及び図８の（Ｂ）のプロット線が、データの属性が「緊急」である場合の平均遅延及びエラー発生が４回を超える確率のグラフとなる。
【００６１】
図８の（Ａ）及び図８の（Ｂ）の例では、プロット線で示した平均遅延が常に発生する場合に比べ、データの属性によっては平均遅延が実線の値となることで平均遅延が最大約２０％低減される。また、エラー発生が４回を超える確率が常に実線の値となる場合に比べ、エラー発生が４回を超える確率がデータの属性によってプロット線の値になることで、確率が約７５％低減する。
【００６２】
＜５．変形例＞
経路選択部１６は、リンク品質以外の情報に基づいて、平均遅延及び所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率を算出してもよい。例えば、経路選択部１６は、過去に発生した転送遅延の履歴、再送回数の履歴に基づいて統計処理に基づいて平均遅延及び所定回数以内の送信回数でデータ送信が成功する確率を算出してもよい。
【００６３】
また、リンク品質算出部１３及び２３は、過去の送信回数に対する送信失敗回数の比率に基づいてＰＥＲを算出してもよい。リンク品質算出部１３及び２３は、ＢＥＲに基づいてＰＥＲを算出してもよい。ハブ３と中継装置５−１との間のＰＥＲが取得できない場合、経路選択部１６は、ハブ３と中継装置５−１との間のＰＥＲの値を０と仮定して経路を検索してもよい。ノード４−１や中継装置５−１は、ノード４−１の移動速度を測定するための加速度センサやカメラと、測定速度からフェージングを推定するフェージング推定部を備えてもよい。リンク品質算出部１３及び２３は推定されたフェージングに応じてリンク品質を補正してもよい。
【００６４】
リンク品質算出部１３は、ハブ３と中継装置５−１のパケット通信の送達確認信号であるＡＣＫ（ACKnowledgement）信号及びＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement）信号を傍受し、送達確認信号に基づきハブ３と中継装置５−１との間のＰＥＲを算出してもよい。例えば、リンク品質算出部１３は、ハブ３と中継装置５−１との間のパケットの受信回数に対する、肯定応答信号であるＡＣＫ信号の受信回数の比率に応じてＰＥＲを算出してもよい。
【００６５】
データ処理部１１は、ノード４−１とハブ３との間のリンク品質の情報を、他のノード４−２若しくは４−３又は中継装置５−２から受信した制御パケットから取得してもよい。例えば、他のノード４−２若しくは４−３又は中継装置５−２は、ノード４−１とハブ３との間の送達確認信号を傍受し、送達確認信号に基づいてノード４−１とハブ３との間のリンク品質を算出してもよい。同様に、データ処理部１１は、ノード４−１と中継装置５−１との間のリンク品質の情報を、ハブ３、他のノード４−２若しくは４−３又は中継装置５−２から受信した制御パケットから取得してもよい。
【００６６】
データ処理部１１は、ノード４−１が送信するパケットに適用される要求遅延を指定する指定情報を、ハブ３、他のノード４−２若しくは４−３、又は中継装置５−１若しくは５−２から受信する遅延要求受信部を備えてもよい。経路選択部１６は、データ処理部１１が受信した指定情報により指定される要求遅延に従って経路探索を行ってもよい。
【００６７】
ハブ３がノード４へパケットを送信する場合も同様に、送信対象のデータの属性に応じて異なる要求遅延を満たすように経路選択を行ってもよい。このため、ハブ３は、上述のノード４の構成要素と同様の構成要素を備えてもよい。中継装置５は、ノード４と中継装置５の間のリンク品質の情報を含んだ制御パケットをハブ３へ送信してもよい。ノード４は、ハブ３が送信するパケットに適用する要求遅延を指定する要求遅延情報をハブ３へ通知する遅延要求通知部を備えてもよい。
【００６８】
＜６．ハードウエア構成＞
次に、ノード４−１及び中継装置５−１のハードウエア構成を説明する。図９は、ノード４−１の一例のハードウエア構成図である。ノード４−１は、無線周波数回路１００と、ＬＳＩ（large scale integration）１０１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５と、センサ回路１０６を備える。ノード４−１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０７と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０８と、ハードディスクドライブ装置１０９を備える。添付図面において無線周波数回路を「ＲＦ回路」と表記することがある。
【００６９】
ＬＳＩ１０１は、デジタルベースバンド信号を処理する論理回路である。ＬＳＩ１０１は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や、ＦＰＧＡ（Field-Programming Gate Array）等により形成される変調回路１０２、復調回路１０３及びＭＡＣ（Media Access Control）処理回路１０４を含んでいてよい。
【００７０】
通信部１０の上記動作は、無線周波数回路１００、変調回路１０２及び復調回路１０３によって実行されてよい。データ処理部１１及び送信データ作成部１７の上記動作はＭＡＣ処理回路１０４によって実行されてよい。リンク品質算出部１３の上記動作は、復調回路１０３とＣＰＵ１０５によって実行されてよい。アプリケーション処理部１４の上記動作は、ＣＰＵ１０５とセンサ回路によって実行されてよい。属性判定部１５、経路選択部１６の上記動作は、ＣＰＵ１０５によって実行されてよい。
【００７１】
ＣＰＵ１０５に上記動作を実行させるコンピュータプログラムは、ＲＯＭ１０８及び／又はハードディスクドライブ装置１０９に格納される。これらコンピュータプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いてハードディスクドライブ装置１０９にインストールされてもよい。
【００７２】
図１０は、中継装置５−１の一例のハードウエア構成図である。中継装置５−１は、無線周波数回路２００と、ＬＳＩ２０１と、ＣＰＵ２０５と、ＲＡＭ２０６と、ＲＯＭ２０７と、ハードディスクドライブ装置２０８を備える。
【００７３】
ＬＳＩ２０１は、デジタルベースバンド信号を処理する論理回路である。ＬＳＩ２０１は、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ等により形成される変調回路２０２、復調回路２０３及びＭＡＣ処理回路２０４を含んでいてよい。
【００７４】
通信部２０の上記動作は、無線周波数回路２００、変調回路２０２及び復調回路２０３によって実行されてよい。データ処理部２１及び送信データ作成部２４の上記動作はＭＡＣ処理回路２０４によって実行されてよい。リンク品質算出部２３の上記動作は、復調回路２０３とＣＰＵ２０５によって実行されてよい。
【００７５】
ＣＰＵ２０５に上記動作を実行させるコンピュータプログラムは、ＲＯＭ２０７及び／又はハードディスクドライブ装置２０８に格納される。これらコンピュータプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いてハードディスクドライブ装置２０８にインストールされてもよい。
【００７６】
なお、図９及び図１０に示すハードウエア構成は実施例の説明のための例示にすぎない。上述の動作を実行するものであれば、本明細書に記載されるノード４−１及び中継装置５−１は他のどのようなハードウエア構成を採用してもよい。図４及び図５の機能構成図は、本明細書において説明される機能に関係する構成を中心に示している。ノード４−１及び中継装置５−１は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。図６を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してもよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。
【００７７】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
マルチホップ無線通信ネットワークを介して通信を行う通信装置であって、
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
前記要求が第１の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第２の要求である場合に前記第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
（付記２）
前記通信装置と前記第２通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質を算出するリンク品質算出部を備え、
前記経路選択部は、前記リンク品質算出部により算出されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記３）
前記通信装置と前記第２通信装置との間の経路上のリンクのリンク品質の情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信するリンク品質受信部を備え、
前記経路選択部は、前記リンク品質受信部により受信されたリンク品質に基づいて前記平均遅延時間および前記送信成功確率を算出することを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記４）
前記他の通信装置が、前記通信装置と前記第２通信装置との間のマルチホップ通信を中継する中継装置又は前記第２通信装置であることを特徴とする付記３に記載の通信装置。
（付記５）
前記他の通信装置が、前記通信装置と前記第２通信装置との間のマルチホップ通信を中継する中継装置及び前記第２通信装置以外の通信装置であることを特徴とする付記３に記載の通信装置。
（付記６）
前記リンク品質が、受信電力強度、信号対干渉雑音比、ビット誤り率及びパケット誤り率のいずれか１つ、又は受信電力強度、信号対干渉雑音比、ビット誤り率及びパケット誤り率の２つ以上の組み合わせであることを特徴とする付記２〜５のいずれか一項に記載の通信装置。
（付記７）
前記判定部は、前記データの属性に応じて前記要求を判定することを特徴とする付記１〜６のいずれか一項に記載の通信装置。
（付記８）
遅延保証の要求の指定情報を、前記通信装置以外の前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の他の通信装置から受信する要求受信部を備え、
前記判定部は、データの送信に適用される遅延保証の要求を前記指定情報に応じて判定することを特徴とする付記１〜６のいずれか一項に記載の通信装置。
（付記９）
前記経路選択部は、前記要求が第２の要求である場合に、複数個の経路の組み合わせで複数回の同じデータのデータ送信を行った場合に所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路の組み合わせを選択することを特徴とする付記１〜８のいずれか一項に記載の通信装置。
（付記１０）
マルチホップ通信を行う第１通信装置と第２通信装置を備えるマルチホップ無線通信ネットワークシステムであって、
前記第１通信装置が、
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する判定部と、
前記要求が第１の要求である場合に前記第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第２の要求である場合に前記第２通信装置と前記通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する経路選択部と、
前記経路選択部で選択された経路へ前記データを送信する送信部と、
を備えることを特徴とするマルチホップ無線通信ネットワークシステム。
（付記１１）
データの送信に適用される遅延保証の要求を判定する第１工程と、
前記要求が第１の要求である場合に前記マルチホップ無線通信ネットワーク内の第１通信装置及び第２通信装置の間の経路のうち平均遅延時間が所定条件を満たす経路を選択し、前記要求が第２の要求である場合に前記第１通信装置と前記２通信装置との間の経路のうち所定回数の送信の送信成功確率が所定条件を満たす経路を選択する第２工程と、
前記第２工程で選択された経路を経由して前記第１通信装置から前記第２通信装置へ前記データを送信する、ことを特徴とする通信方法。
【符号の説明】
【００７８】
１    第１ネットワーク
３    ハブ
４、４−１〜４−３    ノード
５、５−１、５−２    中継装置
１１    データ処理部
１３    リンク品質算出部
１４    アプリケーション処理部
１５    属性判定部
１６    経路判定部
１７    送信データ作成部
【図１】
2014216709.tif 000005
【図２】
2014216709.tif 000006
【図３】
2014216709.tif 000007
【図４】
2014216709.tif 000008
【図５】
2014216709.tif 000009
【図６】
2014216709.tif 000010
【図７】
2014216709.tif 000011
【図８】
2014216709.tif 000012
【図９】
2014216709.tif 000013
【図１０】
2014216709.tif 000014