(57)【要約】  カテゴリ値計算部（２２２）は、フレームが受信された際の受信電力の履歴から送信元ノードについてのカテゴリ値を計算する。パスカテゴリ値計算部（２２３）は、カテゴリ値計算部（２２２）によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、送信元ノードを経由した場合における基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算する。経路選択部（２２１）は、パスカテゴリ値計算部（２２３）によって計算された先パスカテゴリ値により、基準ノードまでの通信経路を選択する。
2018042650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記無線通信部によってフレームが受信された際の受信電力の履歴から前記送信元ノードについてのカテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択部と
を備える無線通信端末。
【請求項２】
前記カテゴリ値計算部は、基準回数のうち、前記受信電力が閾値を超えた回数により前記カテゴリ値を計算する
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記カテゴリ値計算部は、基準期間において、前記受信電力が閾値を超えていた時間により前記カテゴリ値を計算する
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記閾値は、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値に応じた値である
請求項２又は３に記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記回数は、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値に応じた値である請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項６】
前記無線通信部は、前記フレームとして、前記元パスカテゴリ値を含む経路制御メッセージを受信し、
前記パスカテゴリ値計算部は、前記カテゴリ値と、前記経路制御メッセージに含まれる前記元パスカテゴリ値とから、前記先パスカテゴリ値を計算する
請求項１から５までのいずれか１項に記載の無線通信端末。
【請求項７】
複数の無線通信端末を備える無線通信システムであり、
各無線通信端末は、
他の無線通信端末である送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記無線通信部によってフレームが受信された際の受信電力の履歴から前記送信元ノードについてのカテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択部と
を備える無線通信システム。
【請求項８】
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信処理と、
前記無線通信処理によってフレームが受信された際の受信電力の履歴から前記送信元ノードについてのカテゴリ値を計算するカテゴリ値計算処理と、
前記カテゴリ値計算処理によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算処理と、
前記パスカテゴリ値計算処理によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択処理と
をコンピュータに実行させる経路選択プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線によるマルチホップネットワークを構築するための経路選択技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線モジュールの低コスト化と周波数再編に伴う免許不要な帯域の拡張とに対応するため、ワイヤレスＭ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏ−Ｍａｃｈｉｎｅ）システムの適用が広がっている。
ワイヤレスＭ２Ｍシステムは、無線通信により、機器間で監視情報及び制御フレームを送受信するシステムである。ワイヤレスＭ２Ｍシステムでは、広いエリアに配置される機器と通信を行うため、通信距離の伸長が課題である。また、ワイヤレスＭ２Ｍシステムでは、様々なシステムに適用可能とするため、いかなる環境下においても高い通信品質を保つことが課題である。【０００３】
通信距離を伸長する技術として、送信元ノードと宛先ノードとの間に中継ノードを配置し、送信元ノードから送信されたフレームを中継ノードで受信し、中継ノードから宛先ノードに送信を行うマルチホップ通信技術がある。マルチホップ通信技術を適用することで、無線リンクの通信距離を延ばすことなく、送信元ノードと宛先ノードとの通信距離を伸長することが可能となる。【０００４】
マルチホップ通信技術の１つとして、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）で標準化されているＲＰＬ（ＩＰｖ６  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  ａｎｄ  Ｌｏｓｓｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）がある（非特許文献１参照）。
ＲＰＬでは、経路評価値を示すランクを含む制御メッセージをノード間で定期的に交換することで、通信経路の更新を行う。ランクの算出には、ホップ数と、フレームを受信した際の受信電力と、フレームの到達率といった情報が用いられる。【０００５】
特許文献１には、各ノード間のリンクの受信電力を段階的に評価し、リンク間の評価値の和を用いて送信元から宛先までの通信経路を評価することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３００４９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＩＥＴＦ  ＲＦＣ６５５０，“ＩＰｖ６  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒａｎｄ  Ｌｏｓｓｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無線通信では、電波の状況が時々刻々と変化するため、定期的な通信経路更新が必要不可欠である。また、通信経路更新時に品質の高い通信経路を選択することが重要となる。【０００９】
ＲＰＬにおける通信経路選択方式では、ランクの算出に受信電力を用いる場合、受信電力の平均値、あるいは、瞬時値が用いられる。受信電力は周辺環境により変動し、受信電力の低下はフレーム送信の失敗を引き起こす。しかし、受信電力の平均値、あるいは、瞬時値での評価は、受信電力の一時的な低下を検知することが困難である。したがって、ＲＰＬにおける通信経路選択では、受信電力が低下する可能性のある通信経路が選択される場合がある。【００１０】
特許文献１に記載された通信経路選択方式では、時々刻々と変化する無線環境について細かな評価がでない。そのため、特許文献１に記載された通信経路選択方式では、通信に失敗するほどの受信電力の低下が発生する通信経路を避けて通信経路を選択できない。【００１１】
この発明は、マルチホップネットワークにおいて、適切な通信経路を選択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】
【００１２】
この発明に係る無線通信端末は、
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記無線通信部によってフレームが受信された際の受信電力の履歴から前記送信元ノードについてのカテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードまでの通信経路を選択する経路選択部と
を備える。
【発明の効果】
【００１３】
この発明では、受信電力の履歴から経路評価値が計算され、経路評価値に基づき通信経路が選択される。これにより、適切な通信経路を選択することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る無線通信システム１００の構成図。
【図２】実施の形態１に係る無線通信端末１０の構成図。
【図３】実施の形態１に係る上り経路管理部１２１が記憶する上り経路情報の説明図。
【図４】実施の形態１に係る下り経路管理部１２２が記憶する下り経路情報の説明図。
【図５】実施の形態１に係る上り経路制御メッセージ及び下り経路制御メッセージの構成の説明図。
【図６】実施の形態１に係る上り経路制御メッセージ及び下り経路制御メッセージの構成の説明図。
【図７】実施の形態１に係る上り経路制御メッセージ及び下り経路制御メッセージの構成の説明図。
【図８】実施の形態１に係る上り経路制御メッセージ及び下り経路制御メッセージの構成の説明図。
【図９】実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作概要の説明図。
【図１０】実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作概要の説明図。
【図１１】実施の形態１に係る無線通信端末１０の上り経路制御メッセージ送信時の動作を示すフローチャート。
【図１２】実施の形態１に係る無線通信端末１０の下り経路制御メッセージ送信時の動作を示すフローチャート。
【図１３】実施の形態１に係る無線通信端末１０のアプリケーションデータのフレーム送信時の動作を示すフローチャート。
【図１４】実施の形態１に係る無線通信端末１０のフレーム受信時の動作を示すフローチャート。
【図１５】実施の形態１に係るステップＳ４９の経路情報更新処理を示すフローチャート。
【図１６】実施の形態１に係るステップＳ５２の上り経路情報更新処理におけるリンク評価記録とカテゴリ値とパスカテゴリ値との更新処理を示すフローチャート。
【図１７】実施の形態１に係るカテゴリ分けの説明図。
【図１８】変形例２に係る無線通信端末１０の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る無線通信システム１００の構成を説明する。
無線通信システム１００は、複数の無線通信端末１０を備える。図１では、無線通信システム１００は、ゲートウェイ３０である無線通信端末１０Ｘと、無線通信端末１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとの４つの無線通信端末１０を備えている。無線通信システム１００が備える無線通信端末１０の台数は、これに限らず、何台であってもよい。
無線通信システム１００は、複数の無線通信端末１０によりマルチホップネットワークを構成する。ゲートウェイ３０である無線通信端末１０Ｘは、構成されたマルチホップネットワークを管理し、各無線通信端末１０と直接、又は、他の無線通信端末１０を介して、フレームを送受信する。
【００１６】
図１では、ゲートウェイ３０である無線通信端末１０Ｘは、無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂに隣接し、無線通信端末１０Ａと無線通信端末１０Ｂと無線通信端末１０Ｃの上位のノードである。無線通信端末１０Ａは、無線通信端末１０Ｃに隣接する無線通信端末１０Ｃの上位ノードである。無線通信端末１０Ｂは、無線通信端末１０Ｃに隣接する無線通信端末１０Ｃの上位ノードである。
【００１７】
図２を参照して、実施の形態１に係る無線通信端末１０の構成を説明する。
無線通信端末１０は、コンピュータである。
無線通信端末１０は、プロセッサ１１と、記憶装置１２と、無線通信機１３とのハードウェアを備える。プロセッサ１１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
なお、一部又は全部の無線通信端末１０は、センサといった外部機器と通信するための通信インタフェースを備えていてもよい。例えば、無線通信システム１００がＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）システムを有する工場に敷設される場合がある。この場合、無線通信システム１００には、生産装置の制御のために外部機器である生産装置と接続された無線通信端末１０と、生産装置を監視するためのセンサと接続された無線通信端末１０と、データの中継のみを目的とした無線通信端末１０と等が混在することがある。
【００１８】
プロセッサ１１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
【００１９】
記憶装置１２は、データを一時的に記憶するメモリと、データを保管するストレージとから構成される。メモリは、具体例としては、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。ストレージは、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージは、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）といった可搬記憶媒体であってもよい。
【００２０】
無線通信機１３は、無線回線を介して他の無線通信端末１０へフレームを送信する無線送信機１３１と、無線回線を介して他の無線通信端末１０からフレームを受信する無線受信機１３２とを備える。
【００２１】
無線通信端末１０は、機能構成要素として、無線通信部２１と、ネットワーク制御部２２と、データ処理部２３とを備える。ネットワーク制御部２２は、経路選択部２２１と、カテゴリ値計算部２２２と、パスカテゴリ値計算部２２３とを備える。無線通信部２１と、ネットワーク制御部２２と、データ処理部２３と、経路選択部２２１と、カテゴリ値計算部２２２と、パスカテゴリ値計算部２２３との各部の機能はソフトウェアにより実現される。
記憶装置１２には、無線通信端末１０の各部の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ１１により読み込まれ、プロセッサ１１によって実行される。これにより、無線通信端末１０の各部の機能が実現される。
【００２２】
図２では、プロセッサ１１は、１つだけ示されている。しかし、無線通信端末１０は、プロセッサ１１を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、無線通信端末１０の各部の機能を実現するプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１１と同じように、プロセッシングを行うＩＣである。
【００２３】
記憶装置１２は、上り経路管理部１２１と、下り経路管理部１２２との機能を実現する。上り経路管理部１２１は、ゲートウェイ３０以外の無線通信端末１０からゲートウェイ３０へ向かう方向の通信経路である上り経路に関する上り経路情報を記憶する。下り経路管理部１２２は、ゲートウェイ３０からゲートウェイ３０以外の無線通信端末１０からへ向かう方向の通信経路である下り経路に関する下り経路情報を記憶する。
【００２４】
図３を参照して、実施の形態１に係る上り経路管理部１２１が記憶する上り経路情報を説明する。
上り経路管理部１２１は、上り経路における次ノードの候補となる周囲の無線通信端末１０それぞれを対象の無線通信端末１０として、対象の無線通信端末１０毎に上り経路情報を記憶する。上り経路における次ノードとは、上位のノードを宛先としてフレームを送信する場合に、フレームの送信先となる隣接した無線通信端末１０のことである。無線通信端末１０が受信した上り経路制御メッセージのＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層における送信元の無線通信端末１０が、上り経路における次ノードの候補となる。上り経路制御メッセージについては後述する。
上り経路管理部１２１は、対象の無線通信端末１０の無線通信端末ＩＤ毎に、上り経路情報として、ネットワーク番号と、上位ノードのネットワークアドレスと、次ノードのＭＡＣアドレスと、経路情報の有効期限と、ランクと、リンク評価記録と、カテゴリ値と、パスカテゴリ値とを対応付けて記憶する。
【００２５】
ネットワーク番号は、ネットワークを論理的に分ける番号であり、対象の無線通信端末１０のネットワークを示す番号である。ネットワーク番号は、自身と同じネットワーク番号の無線通信端末１０のみ上り経路として選択される場合、あるいは、無線通信システム１００がネットワーク番号を持たない場合、省略されてもよい。
上位ノードのネットワークアドレスは、基準ノードであるゲートウェイ３０のネットワークアドレスであり、基準ノードであるゲートウェイ３０のＮＥＴ層での識別子である。
次ノードのＭＡＣアドレスは、対象の無線通信端末１０のＭＡＣアドレスであり、対象の無線通信端末１０についてのＭＡＣ層での識別子である。
経路情報の有効期限は、上り経路情報の有効期限である。実施の形態１では、経路情報の有効期限は、対象の無線通信端末１０がＭＡＣ層の送信元である上り経路制御メッセージの直近の受信時から一定時間後である。対象の無線通信端末１０がＭＡＣ層の送信元である上り経路制御メッセージが一定時間受信されない場合は、上り経路情報は削除又は初期化される。
ランクは、対象の無線通信端末１０からゲートウェイ３０までの経路評価値であり、非特許文献１に記載されたＲＰＬにおけるランクと同一の経路評価値である。つまり、ランクは、ホップ数と、受信電力と、到達率と等によって計算された、対象の無線通信端末１０からゲートウェイ３０までの経路評価値である。
リンク評価記録は、自身と対象の無線通信端末１０との間の経路を評価するための情報である。具体的には、リンク評価記録は、フレームを受信した際の受信電力の履歴であり、過去Ｎ回分の受信電力の履歴である。Ｎは２以上の整数である。
カテゴリ値は、リンク評価記録から計算された、自身と対象の無線通信端末１０との間の経路評価値である。つまり、カテゴリ値は、過去の受信電力の履歴から計算された経路評価値である。
パスカテゴリ値は、基準ノードであるゲートウェイ３０までの上り経路を構成する無線通信端末１０が持つカテゴリ値の合計値である。
【００２６】
図４を参照して、実施の形態１に係る下り経路管理部１２２が記憶する下り経路情報を説明する。
下り経路管理部１２２は、下り経路における宛先の候補となる無線通信端末１０それぞれを対象の無線通信端末１０として、対象の無線通信端末１０毎に下り経路情報を記憶する。無線通信端末１０が受信した下り経路制御メッセージのＮＥＴ層における送信元の無線通信端末１０が、下り経路における宛先の候補となる。下り経路制御メッセージについては後述する。
下り経路管理部１２２は、対象の無線通信端末１０の無線通信端末ＩＤ毎に、下り経路情報として、ネットワーク番号と、下位ノードのネットワークアドレスと、次ノードのＭＡＣアドレスと、経路情報の有効期限とを記憶する。
ネットワーク番号は、ネットワークを論理的に分ける番号であり、対象の無線通信端末１０のネットワークを示す番号である。ネットワーク番号は、上り経路情報の場合と同様に、省略されてもよい。
下位ノードのネットワークアドレスは、対象の無線通信端末１０のネットワークアドレスであり、対象の無線通信端末１０のＮＥＴ層での識別子である。
次ノードのＭＡＣアドレスは、次ノードである無線通信端末１０のＭＡＣアドレスであり、次ノードである無線通信端末１０のＭＡＣ層での識別子である。次ノードのＭＡＣアドレスは、対象の無線通信端末１０がＮＥＴ層における送信元となっている下り経路制御メッセージのＭＡＣ層における送信元の無線通信端末１０のＭＡＣアドレスである。
経路情報の有効期限は、下り経路情報の有効期限である。実施の形態１では、経路情報の有効期限は、対象の無線通信端末１０がＮＥＴ層の送信元である下り経路制御メッセージの直近の受信時から一定時間後である。対象の無線通信端末１０がＮＥＴ層の送信元である下り経路制御メッセージが一定時間受信されない場合は、下り経路情報は削除又は初期化される。
【００２７】
図５から図８を参照して、実施の形態１に係る上り経路制御メッセージ及び下り経路制御メッセージの構成を説明する。図５から図８には、ＯＳＩ参照モデルのＭＡＣ層及びＮＥＴ層に着目したフレームフォーマットが示されている。
図５に示すように、上り経路制御メッセージ及び下り経路制御メッセージは、ＭＡＣヘッダと、ＭＡＣペイロードと、ＭＡＣフッタとを備える。
【００２８】
ＭＡＣヘッダは、フレームコントロールと、シーケンス番号と、アドレスフィールドとを備える。
ＭＡＣ層のフレームコントロールは、ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅフレームとデータフレームといったＭＡＣ層におけるフレームの種類と、暗号化有無と、ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅフレームの要否と等を示す。
ＭＡＣ層のシーケンス番号は、ＭＡＣ層においてフレームの同一性を判断するための情報であり、無線通信端末１０が１つのフレームを送信する毎に増加する値である。但し、ＭＡＣ層で再送する場合、シーケンス番号は増加しない。一定時間内に同一の送信元ＭＡＣアドレス、かつ、同一のシーケンス番号のフレームを受信した場合、同一フレームと判断され、そのフレームは破棄される。
図６に示すように、ＭＡＣ層のアドレスフィールドは、送信元ネットワーク番号と、送信元ＭＡＣアドレスと、宛先ネットワーク番号と、宛先ＭＡＣアドレスとを備える。フレームの種類によっては、アドレスフィールドの一部が省略される場合、及び
、図６以外のフォーマットの場合もある。
【００２９】
ＭＡＣフッタは、フレームから算出されるチェックサムであり、フレーム内容が無線伝送の過程で壊れているかどうかの誤り判断に用いられる。
【００３０】
ＭＡＣペイロードは、ＮＥＴヘッダと、ＮＥＴペイロードとを備える。
ＮＥＴヘッダは、フレームコントロールと、シーケンス番号と、アドレスフィールドと、その他領域とを備える。
ＮＥＴ層のフレームコントロールは、上り経路制御メッセージと下り経路制御メッセージとアプリケーションデータといったＮＥＴ層におけるフレームの種類を示す。
ＮＥＴ層のシーケンス番号は、ＮＥＴ層においてフレームの同一性を判断するための情報であり、無線通信端末１０が１つのフレームを送信する毎に増加する値である。但し、ＮＥＴ層で再送する場合、シーケンス番号は増加しない。一定時間内に同一の送信元ネットワークアドレス、かつ、同一のシーケンス番号のフレームを受信した場合、同一フレームと判断され、そのフレームは破棄される。
図７に示すように、ＮＥＴ層のアドレスフィールドは、送信元ネットワークアドレスと、宛先ネットワークアドレスとを備える。
その他領域は、ＲＰＬといったルーティング方式で用いる領域である。具体例としては、その他領域は、経路のバージョンを示すために用いられ、バージョンの変化が、経路再構築のトリガになる。あるいは、フレームが上り経路に対して送信されるべきか、下り経路に対して送信されるべきかといったことを示すために用いられる。
【００３１】
図８に示すように、ＮＥＴペイロードは、ランクと、パスカテゴリと、経路情報の有効期限と、その他領域とを備える。ランクは、ＲＰＬで用いられる経路評価値である。具体例としては、ランクは、ゲートウェイ３０である無線通信端末１０Ｘまでのホップ数である。パスカテゴリは、無線通信端末１０が経路選択するために主として用いる経路評価値である。経路情報の有効期限は、ランクとパスカテゴリとによって選択される経路の有効期限である。その他領域は、上り経路制御メッセージと下り経路制御メッセージとで異なる。上り経路制御メッセージの場合、その他領域には、ＲＰＬといったルーティング方式で用いる情報が格納される。また、下り経路制御メッセージの場合、その他領域には、ＲＰＬといったルーティング方式で用いる情報、あるいは、他のノードから受け取ったランクとパスカテゴリと経路情報の有効期限とが格納される。
【００３２】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図９から図１７を参照して、実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作を説明する。
実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作は、実施の形態１に係る無線通信システム１００における経路選択方法に相当する。また、実施の形態１に係る無線通信システム１００の動作は、実施の形態１に係る経路選択プログラムの処理に相当する。
【００３３】
＊＊無線通信システム１００の動作概要＊＊
ゲートウェイ３０である無線通信端末１０は、上り経路情報を上り経路制御メッセージに設定し、周囲の無線通信端末１０に対してあるタイミングにブロードキャストで送信する。あるタイミングとは、ランダムな周期に基づき特定されたタイミングと、上り経路情報の有効期限が近づいたタイミング等である。
上り経路制御メッセージを受信した無線通信端末１０は、上り経路制御メッセージに設定された上り経路情報により、上り経路管理部１２１に記憶された、上り経路制御メッセージのＭＡＣ層における送信元（送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０）についての上り経路情報を更新する。
【００３４】
図９では、ゲートウェイ３０である無線通信端末１０Ｘは、上り経路情報を設定した上り経路制御メッセージを、周囲の無線通信端末１０に対して送信する（図９の（１））。すると、無線通信端末１０Ｘから送信された上り経路制御メッセージは、無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂによって受信される。
無線通信端末１０Ａは、受信した上り経路制御メッセージに設定された上り経路情報により、上り経路管理部１２１に記憶された無線通信端末１０Ｘについての上り経路情報を更新する。同様に、無線通信端末１０Ｂは、受信した上り経路制御メッセージに設定された上り経路情報により、上り経路管理部１２１に記憶された無線通信端末１０Ｘについての上り経路情報を更新する。
【００３５】
無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂは、上り経路情報を設定した上り経路制御メッセージを、周囲の無線通信端末１０に対して送信する（図９の（２）（３））。無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂから送信された上り経路制御メッセージは、無線通信端末１０Ｃによって受信される。
無線通信端末１０Ｃは、無線通信端末１０Ａから受信した上り経路制御メッセージに設定された上り経路情報により、上り経路管理部１２１に記憶された、無線通信端末１０Ａについての上り経路情報を更新する。また、無線通信端末１０Ｃは、無線通信端末１０Ｂから受信した上り経路制御メッセージに設定された上り経路情報により、上り経路管理部１２１に記憶された、無線通信端末１０Ｂについての上り経路情報を更新する。
【００３６】
無線通信端末１０は、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報に基づき、上り経路へフレームを送信する際の次ノード、つまりＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０を決定する。具体的には、無線通信端末１０は、上り経路情報に含まれるパスカテゴリ値及びランクが示す経路評価値が高い無線通信端末１０を、上り経路へフレームを送信する際のＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０に決定する。
【００３７】
また、無線通信端末１０は、最上位の無線通信端末１０に対して、下り経路制御メッセージを、あるタイミングにユニキャストで送信する。あるタイミングとは、ランダムな周期に基づき特定されたタイミングと、下り経路情報の有効期限が近づいたタイミングと、下り経路制御メッセージを受信したタイミングと等である。
下り経路制御メッセージを受信した無線通信端末１０は、下り経路制御メッセージに設定された下り経路情報により、下り経路管理部１２２に記憶された、下り経路制御メッセージのＮＥＴ層における送信元（送信元ネットワークアドレスが示す無線通信端末１０）についての下り経路情報を更新する。
【００３８】
図１０では、無線通信端末１０Ｃは、下り経路管理部１２２に記憶された下り経路情報を設定した下り経路制御メッセージを、最上位の無線通信端末１０である無線通信端末１０ＸをＮＥＴ層の宛先として、ユニキャストで送信する。この際、無線通信端末１０Ｃは、上り経路情報に基づき決定されたＭＡＣ層の宛先の無線通信端末１０（ここでは、無線通信端末１０Ａとする）へ、下り経路制御メッセージを送信する（図１０の（１））。すると、無線通信端末１０Ｃから送信された下り経路制御メッセージは、無線通信端末１０Ａによって受信される。無線通信端末１０Ａは、受信した下り経路制御メッセージに設定された下り経路情報により、下り経路管理部１２２に記憶された、無線通信端末１０Ｃについての下り経路情報を更新する。無線通信端末１０Ａは、受信した下り経路制御メッセージを無線通信端末１０Ｘに送信する（図１０の（２））。すると、無線通信端末１０Ａから送信された下り経路制御メッセージは、無線通信端末１０Ｘによって受信される。無線通信端末１０Ｘは、受信した下り経路制御メッセージに設定された下り経路情報により、下り経路管理部１２２に記憶された、無線通信端末１０Ｃについての下り経路情報を更新する。
無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂも同様に、下り経路管理部１２２に記憶された下り経路情報を設定した下り経路制御メッセージを、最上位の無線通信端末１０である無線通信端末１０ＸをＮＥＴ層の宛先として、ユニキャストで送信する（図１０の（３）（４））。すると、無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂから送信された下り経路制御メッセージは、無線通信端末１０Ｘによって受信され、無線通信端末１０Ｘは、受信した下り経路制御メッセージに設定された下り経路情報により、下り経路管理部１２２に記憶された無線通信端末１０Ａ及び無線通信端末１０Ｂについての下り経路情報を更新する。
【００３９】
無線通信端末１０は、下り経路管理部１２２に記憶された下り経路情報に基づき、下り経路へフレームを送信する際の次ノード、つまりＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０を決定する。具体的には、無線通信端末１０は、宛先の無線通信端末１０についての下り経路情報の次ノードのＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０を、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０に決定する。
【００４０】
＊＊無線通信システム１００の動作詳細＊＊
図１１を参照して、実施の形態１に係る無線通信端末１０の上り経路制御メッセージ送信時の動作を説明する。
（ステップＳ１１：情報設定処理）
経路選択部２２１は、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報のうち先頭の上り経路情報に含まれるランク及びパスカテゴリの値を読み出す。経路選択部２２１は、読み出されたランク及びパスカテゴリの値と、ＮＥＴ層及びＭＡＣ層の宛先となるブロードキャスト用の値とを無線通信部２１に出力する。
ここで、先頭の上り経路情報に含まれるランク及びパスカテゴリの値を読み出すのは、後述する処理により先頭の上り経路情報が最も高い経路評価値を持つ経路を示すためである。
【００４１】
（ステップＳ１２：メッセージ生成処理）
無線通信部２１は、ステップＳ１１で送信された値を設定した上り経路制御メッセージを生成する。
具体的には、無線通信部２１は、ＮＥＴペイロードにおけるランク及びパスカテゴリに、上り経路管理部１２１に記憶されたランク及びパスカテゴリの値を設定する。また、無線通信部２１は、ＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワーク番号及び送信元ＭＡＣアドレスに、自身の値を設定し、ＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワーク番号及び宛先ＭＡＣアドレスにブロードキャスト用の値を設定する。また、無線通信部２１は、ＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワークアドレスに自身の値を設定し、ＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワークアドレスにブロードキャスト用の値を設定する。また、無線通信部２１は、ＮＥＴヘッダにおけるフレームコントロールに上り経路制御メッセージを示す値を設定する。他の項目については、無線通信部２１は、無線通信システム１００の設定、及び、送信時のタイミングに応じた値を設定する。
【００４２】
（ステップＳ１３：メッセージ送信処理）
無線通信部２１は、無線送信機１３１を介して、ステップＳ１２で生成された上り経路制御メッセージを、周囲の無線通信端末１０に対してブロードキャストで送信する。
【００４３】
図１２を参照して、実施の形態１に係る無線通信端末１０の下り経路制御メッセージ送信時の動作を説明する。
（ステップＳ２１：情報設定処理）
経路選択部２２１は、ＮＥＴ層の宛先となる無線通信端末１０のネットワークアドレスと、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスとを無線通信部２１に出力する。
この際、経路選択部２２１は、ＮＥＴ層の宛先となる無線通信端末１０のネットワークアドレスを、ゲートウェイ３０である無線通信端末１０のネットワークアドレスとする。また、経路選択部２２１は、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスを、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報のうち先頭の上り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスとする。ここで、ＭＡＣ層の宛先として、先頭の上り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスを用いるのは、後述する処理により先頭の上り経路情報が最も高い経路評価値を持つ経路を示すためである。
【００４４】
（ステップＳ２２：メッセージ生成処理）
無線通信部２１は、ステップＳ２１で送信された値を設定した下り経路制御メッセージを生成する。
具体的には、無線通信部２１は、ＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワーク番号及び送信元ＭＡＣアドレスに、自身の値を設定し、ＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワーク番号及び宛先ＭＡＣアドレスにＭＡＣ層の宛先のネットワーク番号及びＭＡＣアドレスを設定する。また、無線通信部２１は、ＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワークアドレスに自身の値を設定し、ＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワークアドレスにゲートウェイ３０である無線通信端末１０のネットワークアドレスを設定する。また、無線通信部２１は、ＮＥＴヘッダにおけるフレームコントロールに下り経路制御メッセージを示す値を設定する。無線通信部２１は、他の項目については、無線通信システム１００の設定、及び、送信時のタイミングに応じた値を設定する。
【００４５】
（ステップＳ２３：メッセージ送信処理）
無線通信部２１は、無線送信機１３１を介して、ステップＳ２２で生成された下り経路制御メッセージを、ＭＡＣ層の宛先である無線通信端末１０に対して送信する。
【００４６】
図１３を参照して、実施の形態１に係る無線通信端末１０のアプリケーションデータのフレーム送信時の動作を説明する。
（ステップＳ３１：データ出力処理）
データ処理部２３は、センサといった外部機器からの入力と、受信したデータとの少なくともいずれかに応じたアプリケーションデータと、データのＮＥＴ層の宛先となる無線通信端末１０のネットワークアドレスとを経路選択部２２１に出力する。
【００４７】
（ステップＳ３２：情報設定処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ３１で出力されたアプリケーションデータ及びＮＥＴ層の宛先となる無線通信端末１０のネットワークアドレスに、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスを加えて無線通信部２１に出力する。
この際、経路選択部２２１は、ＮＥＴ層の宛先が上位の無線通信端末１０である場合には、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスを、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報のうち先頭の上り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスとする。ここで、ＭＡＣ層の宛先として、先頭の上り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスを用いるのは、後述する処理により先頭の上り経路情報が最も高い経路評価値を持つ経路を示すためである。一方、経路選択部２２１は、ＮＥＴ層の宛先が下位の無線通信端末１０である場合には、下り経路管理部１２２に記憶された、ＮＥＴ層の宛先についての下り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスとする。
【００４８】
（ステップＳ３３：フレーム生成処理）
無線通信部２１は、ステップＳ２１で送信された値を設定したアプリケーションデータのフレームを生成する。
具体的には、無線通信部２１は、ＮＥＴペイロードのその他領域にアプリケーションデータを設定する。また、無線通信部２１は、ＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワーク番号及び送信元ＭＡＣアドレスに、自身の値を設定し、ＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワーク番号及び宛先ＭＡＣアドレスにＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のネットワーク番号及びＭＡＣアドレスを設定する。また、無線通信部２１は、ＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワークアドレスに自身の値を設定し、ＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワークアドレスにＮＥＴ層の宛先となる無線通信端末１０のネットワークアドレスを設定する。また、無線通信部２１は、ＮＥＴヘッダにおけるフレームコントロールにアプリケーションデータを示す値を設定する。無線通信部２１は、他の項目については、無線通信システム１００の設定、及び、送信時のタイミングに応じた値を設定する。
【００４９】
（ステップＳ３４：フレーム送信処理）
無線通信部２１は、無線送信機１３１を介して、ステップＳ３３で生成されたアプリケーションデータのフレームを、ＭＡＣ層の宛先である無線通信端末１０に対して送信する。
【００５０】
図１４を参照して、実施の形態１に係る無線通信端末１０のフレーム受信時の動作を説明する。
なお、図１４の処理においてフレームは、上り経路制御メッセージと、下り経路制御メッセージと、アプリケーションデータのフレームとを含む。
【００５１】
（ステップＳ４１：フレーム受信処理）
無線通信部２１は、無線通信機１３を介して、送信元ノードである他の無線通信端末１０からフレームを受信する。無線通信部２１は、フレームを、フレームを受信した際の受信電力とともに、ネットワーク制御部２２に出力する。
【００５２】
（ステップＳ４２：第１宛先判定処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームの宛先ネットワーク番号が、自身のネットワーク番号と一致するか、あるいは、ブロードキャスト用の値であるか否かを判定する。
経路選択部２２１は、宛先ネットワーク番号が、自身のネットワーク番号と一致するか、あるいは、ブロードキャスト用の値である場合には、処理をステップＳ４３に進め、そうでない場合には、処理をステップＳ５０に進める。
【００５３】
（ステップＳ４３：第２宛先判定処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームのＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワークアドレスが自身のネットワークアドレスと一致するか、あるいは、ブロードキャスト用の値であるか否かを判定する。
経路選択部２２１は、宛先ネットワークアドレスが自身のネットワークアドレスと一致するか、あるいは、ブロードキャスト用の値である場合には、処理をステップＳ４４に進め、そうでない場合には、処理をステップＳ４６に進める。
【００５４】
（ステップＳ４４：第１種別判定処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームの種別がアプリケーションデータであるか否かを判定する。具体的には、経路選択部２２１は、ＮＥＴヘッダにおけるフレームコントロールに設定された値がアプリケーションデータを示すか否かを判定する。
経路選択部２２１は、種別がアプリケーションデータである場合には、処理をステップＳ４５に進め、そうでない場合には、処理をステップＳ４８に進める。
【００５５】
（ステップＳ４５：データ対応処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームをデータ処理部２３に出力する。データ処理部２３は、経路選択部２２１から出力されたフレームを、無線通信機１３を介してセンサといった外部機器へ出力するといった処理を実行する。
【００５６】
（ステップＳ４６：第３宛先判定処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける宛先ＭＡＣアドレスが自身のＭＡＣアドレスと一致するか否かを判定する。
経路選択部２２１は、宛先ＭＡＣアドレスが自身のＭＡＣアドレスと一致する場合には、処理をステップＳ４７に進め、そうでない場合には、処理をステップＳ５０に進める。
【００５７】
（ステップＳ４７：フレーム転送処理）
経路選択部２２１は、フレームを次ノードである無線通信端末１０に転送する。
具体的には、経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームにおけるＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワーク番号及び宛先ＭＡＣアドレスに、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスのネットワーク番号及びＭＡＣアドレスを設定して、転送用のフレームを生成する。
この際、経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームのＮＥＴ層の宛先が上位の無線通信端末１０である場合には、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスを、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報のうち先頭の上り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスとする。一方、経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームＮＥＴ層の宛先が下位の無線通信端末１０である場合には、ＭＡＣ層の宛先となる無線通信端末１０のＭＡＣアドレスを、下り経路管理部１２２に記憶された、ＮＥＴ層の宛先についての下り経路情報における次ノードのＭＡＣアドレスとする。
そして、無線通信部２１は、無線送信機１３１を介して、転送用のフレームをＭＡＣ層の宛先である無線通信端末１０に対して送信する。
【００５８】
（ステップＳ４８：第２種別判定処理）
経路選択部２２１は、ステップＳ４１で受信されたフレームの種別が上り経路制御メッセージ又は下り経路制御メッセージであるか否かを判定する。具体的には、経路選択部２２１は、ＮＥＴヘッダにおけるフレームコントロールに設定された値が上り経路制御メッセージ又は下り経路制御メッセージを示すか否かを判定する。
経路選択部２２１は、種別が上り経路制御メッセージ又は下り経路制御メッセージである場合には、処理をステップＳ４９に進め、そうでない場合には、処理を終了する。
【００５９】
（ステップＳ４９：経路情報更新処理）
経路選択部２２１は、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報、又は、下り経路管理部１２２に記憶された下り経路情報を更新する。この処理については詳しくは後述する。
【００６０】
（ステップＳ５０：フレーム破棄処理）
経路選択部２２１は、フレームを破棄して、処理を終了する。
【００６１】
図１５を参照して、実施の形態１に係るステップＳ４９の経路情報更新処理を説明する。
（ステップＳ５１：経路種別判定処理）
経路選択部２２１は、フレームが上り経路制御メッセージであるか、下り経路制御メッセージであるかを判定する。
経路選択部２２１は、フレームが上り経路制御メッセージである場合には、処理をステップＳ５２に進め、フレームが下り経路制御メッセージである場合には、処理をステップＳ５３に進める。
【００６２】
（ステップＳ５２：上り経路情報更新処理）
経路選択部２２１は、上り経路制御メッセージにより、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報を更新する。
具体的には、経路選択部２２１は、上り経路制御メッセージのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０についての上り経路情報が上り経路管理部１２１に記憶されている場合には、経路情報の有効期限と、ランクと、リンク評価記録と、カテゴリ値と、パスカテゴリ値とを以下のように更新する。
経路選択部２２１は、経路情報の有効期限を、ステップＳ４１でフレームが受信された時刻から一定時間後に更新する。また、経路選択部２２１は、ランクを、上り経路制御メッセージの受信時の受信電力等により更新する。また、経路選択部２２１は、リンク評価記録を、上り経路制御メッセージの受信時の受信電力により更新し、更新されたリンク評価記録に基づきカテゴリ値を更新し、更新されたカテゴリ値に基づきパスカテゴリ値を更新する。リンク評価記録とカテゴリ値とパスカテゴリ値との更新について詳しくは後述する。
【００６３】
経路選択部２２１は、上り経路制御メッセージのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０についての上り経路情報が上り経路管理部１２１に記憶されていない場合には、以下のようにレコードを追加する。
経路選択部２２１は、ネットワーク番号に、上り経路制御メッセージのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワーク番号を書き込む。経路選択部２２１は、上位ノードのネットワークアドレスに、ゲートウェイ３０である無線通信端末１０のネットワークアドレスを書き込む。経路選択部２２１は、次ノードのＭＡＣアドレスに、上り経路制御メッセージのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ＭＡＣアドレスを書き込む。
経路情報の有効期限と、ランクと、リンク評価記録と、カテゴリ値と、パスカテゴリ値とについては、上り経路情報が上り経路管理部１２１に記憶されている場合と同様の情報が書き込まれる。
【００６４】
（ステップＳ５３：下り経路情報更新処理）
経路選択部２２１は、下り経路制御メッセージにより、下り経路管理部１２２に記憶された下り経路情報を更新する。
具体的には、経路選択部２２１は、下り経路制御メッセージのＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワークアドレスが示す無線通信端末１０についての下り経路情報が下り経路管理部１２２に記憶されている場合、経路情報の有効期限を、ステップＳ４１でフレームが受信された時刻から一定時間後に更新する。
【００６５】
経路選択部２２１は、下り経路制御メッセージのＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワークアドレスが示す無線通信端末１０についての下り経路情報が下り経路管理部１２２に記憶されていない場合、以下のようにレコードを追加する。
経路選択部２２１は、ネットワーク番号に、下り経路制御メッセージのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける送信元ネットワーク番号を書き込む。経路選択部２２１は、下位ノードのネットワークアドレスに、下り経路制御メッセージのＮＥＴ層のアドレスフィールドにおける宛先ネットワークアドレスを書き込む。経路選択部２２１は、次ノードのＭＡＣアドレスに、下り経路制御メッセージのＭＡＣ層のアドレスフィールドにおける宛先ＭＡＣアドレスを書き込む。
経路情報の有効期限については、下り経路情報が下り経路管理部１２２に記憶されている場合と同様の情報が書き込まれる。
【００６６】
図１６を参照して、実施の形態１に係るステップＳ５２の上り経路情報更新処理におけるリンク評価記録とカテゴリ値とパスカテゴリ値との更新処理を説明する。
（ステップＳ６１：リンク評価記録更新処理）
リンク評価記録は、フレームを受信した際の受信電力であり、過去Ｎ回分の受信電力の履歴である。そこで、経路選択部２２１は、リンク評価記録の最新の受信電力として、フレームの受信時の受信電力を書き込む。
この際、経路選択部２２１は、受信電力を受信したままの値で書き込んでもよい。具体例としては、経路選択部２２１は、受信電力について、受信した−７０ｄＢｍといった値のまま書き込んでもよい。また、経路選択部２２１は、受信電力について、受信した値を変換した上で書き込んでもよい。具体例としては、経路選択部２２１は、図１７に示すように、Ｍ個の閾値ＴＭを設定し、各閾値を境にＭ＋１個の区分に分けて、受信電力がどの区分であったかを書き込んでもよい。例えば、Ｍ＝２として、Ｔ１を−７０ｄＢｍ、Ｔ２を−９０ｄＢｍとした場合、Ｔ１以上を区分Ａ、Ｔ１未満かつＴ２以上を区分Ｂ、Ｔ２未満を区分Ｃとして、フレームの受信電力がどの区分であったかに変換される。
【００６７】
（ステップＳ６２：カテゴリ値更新処理）
カテゴリ値は、自身と対象の無線通信端末１０（送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０）との間の経路評価値である。カテゴリ値計算部２２２は、ステップＳ６１で更新されたリンク評価記録が示す受信電力の履歴から、送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０についてのカテゴリ値を計算する。
具体的には、カテゴリ値計算部２２２は、過去基準回数Ｎのうち、受信電力が閾値を超えた回数によりカテゴリ値を計算する。ここでは、カテゴリ値計算部２２２は、１以上Ｍ以下の整数ｉについて、閾値Ｔｉを基準回数Ｌｉ回以上超過したかによってカテゴリ値を計算する。Ｌｉは記録数Ｎ以下の値である。
具体例としては、Ｍ＝１、Ｎ＝５、Ｌ１＝４とした場合、受信したフレームの受信電力が５回中４回以上の区分Ａとなるフレームを受信した場合、カテゴリＸとする。それ以外の場合、カテゴリＹとする。経路選択部２２１は、カテゴリＸとカテゴリＹとに割り当てられた値をカテゴリ値として計算する。
ここでは、悪いカテゴリほど大きい値が割り当てられているとする。つまり、カテゴリ値が小さい経路ほど、高い経路評価値を持つ経路であることを意味する。
【００６８】
（ステップＳ６３：パスカテゴリ値更新処理）
パスカテゴリ値は、基準ノードであるゲートウェイ３０までの上り経路を構成する無線通信端末１０が持つカテゴリ値の合計値である。経路選択部２２１は、ステップＳ６２で計算されたカテゴリ値を、上り経路制御メッセージのＮＥＴペイロードに含まれるパスカテゴリ値（元パスカテゴリ値）に加算して、送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０についてのパスカテゴリ値（先パスカテゴリ値）を計算する。
上り経路制御メッセージのＮＥＴペイロードに含まれるパスカテゴリ値（元パスカテゴリ値）は、送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０からゲートウェイ３０までのカテゴリ値の和を示す。したがって、このパスカテゴリ値（元パスカテゴリ値）に、ステップＳ６２で計算されたカテゴリ値を加えることで、自身からゲートウェイ３０までのカテゴリ値の和を示すパスカテゴリ値（先パスカテゴリ値）を計算することができる。
例えば、送信元ＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０を無線通信端末１０ｍ、自身を無線通信端末１０ｎとする。無線通信端末１０ｍからゲートウェイ３０までの経路評価値であるパスカテゴリ値ＰＣ（ｍ）に、無線通信端末１０ｍと無線通信端末１０ｎとの間の経路評価値であるカテゴリ値Ｃ（ｍ，ｎ）を加えることにより、無線通信端末１０ｎからゲートウェイ３０までの経路評価値であるパスカテゴリ値ＰＣ（ｎ）を計算することができる。
悪いカテゴリほど大きい値が割り当てられているので、パスカテゴリ値が小さい経路ほど、高い経路評価値を持つ経路であることを意味する。
【００６９】
（ステップＳ６４：第１整列処理）
経路選択部２２１は、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報を、パスカテゴリ値の昇順に整列する。
【００７０】
（ステップＳ６５：第２整列処理）
経路選択部２２１は、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報を、ランクの昇順に整列する。ここでは、ランクの値が小さい経路ほど、高い経路評価値を持つ経路であるとする。
【００７１】
ステップＳ６４及びステップＳ６５で整列された結果、上り経路管理部１２１に記憶された上り経路情報のうち、先頭の上り経路情報が最も高い経路評価値を持つ経路を示すことになる。
そのため、ステップＳ１１では、先頭の上り経路情報に含まれるランク及びパスカテゴリの値が読み出される。その結果、最も高い経路評価値を持つ経路を使用した場合のランク及びパスカテゴリの値を用いて、上り経路制御メッセージが構成される。
また、ステップＳ２１と、ステップＳ３２においてＮＥＴ層の宛先が上位の無線通信端末１０である場合とでは、先頭の上り経路情報の次ノードのＭＡＣアドレスが示す無線通信端末１０が、次ノードとされる。その結果、最も高い経路評価値を持つ経路における次ノードがＭＡＣ層の宛先とされる。
【００７２】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る無線通信システム１００では、受信電力の履歴から経路評価値が計算され、経路評価値に基づき通信経路が選択される。これにより、適切な通信経路を選択することが可能である。つまり、フレームの送信誤りが発生するような受信電力の低下が起こる可能性の少ない通信経路を選択することが可能である。
【００７３】
また、実施の形態１に係る無線通信システム１００では、さらに、受信電力の履歴から計算された経路評価値に加え、従来の経路評価値であるランクも考慮して通信経路が選択される。これにより、適切な通信経路を選択することが可能である。
【００７４】
＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、上り経路制御メッセージが受信された場合に上り経路情報が更新され、上り経路が選択された。変形例１として、上り経路制御メッセージが受信された場合だけでなく、上位の無線通信端末１０からアプリケーションデータのフレームを受信した場合にも、上り経路情報が更新されてもよい。
この場合、図１４のステップＳ４５の後にもステップＳ４９の処理を実行するようにする。また、図１４のステップＳ４７で転送されたフレームがアプリケーションデータのフレームの場合にもステップＳ４９の処理が実行されるように、ステップＳ４８では、の種別が上り経路制御メッセージ又は下り経路制御メッセージ又はアプリケーションデータである場合に、ステップＳ４９に進めるようにする。さらに図１５のステップＳ５１で、フレームが上り経路制御メッセージ又は上位の無線通信端末１０から受信したアプリケーションデータのフレームである場合に、処理をステップＳ５２に進めるようにすればよい。
【００７５】
また、同様に、下り経路制御メッセージが受信された場合だけでなく、下位の無線通信端末１０からアプリケーションデータのフレームを受信した場合にも、下り経路情報が更新されてもよい。
この場合、図１４のステップＳ４５の後にもステップＳ４９の処理を実行するようにし、さらにステップＳ５１で、フレームが下り経路制御メッセージ又は下位の無線通信端末１０から受信したアプリケーションデータのフレームである場合に、処理をステップＳ５３に進めるようにすればよい。
【００７６】
＜変形例２＞
実施の形態１では、無線通信端末１０の各部の機能がソフトウェアで実現された。しかし、変形例２として、無線通信端末１０の各部の機能はハードウェアで実現されてもよい。この変形例２について、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００７７】
図１８を参照して、変形例２に係る無線通信端末１０の構成を説明する。
各部の機能がハードウェアで実現される場合、無線通信端末１０は、プロセッサ１１と記憶装置１２とに代えて、処理回路１４を備える。処理回路１４は、無線通信端末１０の各部の機能と記憶装置１２との機能を実現する専用の電子回路である。
【００７８】
処理回路１４は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）が想定される。
各部の機能を１つの処理回路１４で実現してもよいし、各部の機能を複数の処理回路１４に分散させて実現してもよい。
【００７９】
＜変形例３＞
変形例３として、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。つまり、無線通信端末１０の各部のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。
【００８０】
プロセッサ１１と記憶装置１２と処理回路１４とを、総称して「プロセッシングサーキットリー」という。つまり、各部の機能は、プロセッシングサーキットリーにより実現される。
【００８１】
実施の形態２．
実施の形態２は、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値に応じた閾値と基準回数との少なくともいずれかを用いて、カテゴリ値を計算する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００８２】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１６のステップＳ６２でカテゴリ値計算部２２２は、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値に応じて用いる閾値と基準回数との少なくともいずれかを変更する。
具体例としては、カテゴリ値計算部２２２は、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値がよい値であるほど、低い閾値又は少ない基準回数を用いる。例えば、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値がＡである場合には閾値ＴｉＩを用い、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値がＡよりも低いＢである場合には閾値ＴｉＡよりも高い閾値ＴｉＢを用いる。
逆に、カテゴリ値計算部２２２は、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値がよい値であるほど、高い閾値又は多い基準回数を用いてもよい。例えば、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値がＡである場合には閾値ＴｉＩを用い、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値がＡよりも高いＢである場合には閾値ＴｉＡよりも高い閾値ＴｉＢを用いる。
【００８３】
＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態２に係る無線通信システム１００では、前回にフレームが受信された際のカテゴリ値に応じた閾値と基準回数との少なくともいずれかを用いて、新たなカテゴリ値を計算する。これにより、高いカテゴリ値から低いカテゴリ値への遷移が起こり辛くなる、逆に、遷移が起こり易くなるようにすることができる。同様に、低いカテゴリ値から高いカテゴリ値への遷移が起こり辛くなる、逆に、遷移が起こり易くなるようにすることができる。その結果、一旦悪いと判定された経路を選択しにくくするといった制御とすることができる。また、逆に、一旦悪いと判定された経路であっても、選択し易くするといった制御とすることもできる。
【００８４】
実施の形態３．
実施の形態３は、受信電力が閾値を超えていた時間によりカテゴリ値を計算する点が実施の形態１，２と異なる。実施の形態３では、この異なる点を説明する。
【００８５】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１５のステップＳ５２で経路選択部２２１は、フレームを受信した時刻も上り経路情報として記憶する。
【００８６】
図１６のステップＳ６２でカテゴリ値計算部２２２は、過去基準期間において、受信電力が閾値を超えていた時間によりカテゴリ値を計算する。
具体的には、カテゴリ値計算部２２２は、過去基準期間を基準間隔ＳＰ毎にＰ個の区間に分割する。そして、カテゴリ値計算部２２２は、各区間を対象区間として、対象区間毎にカテゴリ値を計算する。
この際、カテゴリ値計算部２２２は、対象区間に受信されたフレームの受信電力を時系列に補間することにより、対象区間の各時点における受信電力を計算する。そして、カテゴリ値計算部２２２は、対象区間において、受信電力が閾値を超過している時間の割合により、その対象区間におけるカテゴリ値を計算する。
そして、カテゴリ値計算部２２２は、各対象区間について計算されたカテゴリ値から過去基準期間におけるカテゴリ値を計算する。具体例としては、カテゴリ値計算部２２２は、各対象区間について計算されたカテゴリ値の合計値、又は、平均値を過去基準期間におけるカテゴリ値として計算する。
【００８７】
具体例としては、カテゴリ値計算部２２２は、過去基準期間を６０秒とし、基準間隔を１０秒として、過去基準期間を６個の区間に分割する。そして、カテゴリ値計算部２２２は、６個の各区間を対象区間として、対象区間毎にカテゴリ値を計算する。
例えば、ある対象区間では、受信電力が−８１ｄＢｍと−７９ｄＢｍとでフレームが１秒毎に交互に受信されていたとする。カテゴリ値計算部２２２は、各フレームの受信電力を時系列に線形補間して、この対象区間の各時点における受信電力を計算し、受信電力が閾値を超過している時間の割合を計算する。閾値が−８０ｄＢｍであったとすると、受信電力が閾値を超過している時間の割合は５０％になる。
カテゴリ値計算部２２２は、計算された時間の割合が、閾割合を超過しているか否かによりカテゴリＸ又はカテゴリＹに分類して、カテゴリに割り当てられた値をカテゴリ値として計算する。閾割合が９０％であれば、上記の時間の割合５０％は閾割合以下であるため、閾割合以下のカテゴリＹに分類される。
【００８８】
＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態３に係る無線通信システム１００では、受信電力が閾値を超えていた時間によりカテゴリ値を計算する。これにより、フレームの送信誤りが発生するような受信電力の低下が起こる可能性の少ない通信経路を適切に選択することが可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１００  無線通信システム、１０  無線通信端末、１１  プロセッサ、１２  記憶装置、１２１  上り経路管理部、１２２  下り経路管理部、１３  無線通信機、１３１  無線送信機、１３２  無線受信機、１４  処理回路、２１  無線通信部、２２  ネットワーク制御部、２２１  経路選択部、２２２  カテゴリ値計算部、２２３  パスカテゴリ値計算部、２３  データ処理部、３０  ゲートウェイ。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月28日(2017.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記フレームが受信された際の受信電力が閾値を越えた回数又は時間と基準値とから計算される前記送信元ノードの経路評価値であるカテゴリ値であって、前回計算された前記カテゴリ値に応じて前記基準値を変更して、前記カテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択部と
を備える無線通信端末。
【請求項２】
前記基準値は、回数を示し、
前記カテゴリ値計算部は、前記受信電力が閾値を越えた回数と前記基準値が示す回数とを比較して前記カテゴリ値を計算する
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記カテゴリ値計算部は、過去基準回数のうち、前記受信電力が閾値を越えた回数と前記基準値が示す回数とを比較する
請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記基準値は、時間を示し、
前記カテゴリ値計算部は、前記受信電力が閾値を越えた時間と前記基準値が示す時間とを比較して前記カテゴリ値を計算する
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記カテゴリ値計算部は、過去基準期間のうち、前記受信電力が閾値を越えた時間と前記基準値が示す時間とを比較する
請求項４に記載の無線通信端末。
【請求項６】
前記無線通信部は、前記フレームとして、前記元パスカテゴリ値を含む経路制御メッセージを受信し、
前記パスカテゴリ値計算部は、前記カテゴリ値と、前記経路制御メッセージに含まれる前記元パスカテゴリ値とから、前記先パスカテゴリ値を計算する
請求項１から５までのいずれか１項に記載の無線通信端末。
【請求項７】
複数の無線通信端末を備える無線通信システムであり、
各無線通信端末は、
他の無線通信端末である送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記フレームが受信された際の受信電力が閾値を越えた回数又は時間と基準値とから計算される前記送信元ノードの経路評価値であるカテゴリ値であって、前回計算された前記カテゴリ値に応じて前記基準値を変更して、前記カテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択部と
を備える無線通信システム。
【請求項８】
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信処理と、
前記フレームが受信された際の受信電力が閾値を越えた回数又は時間と基準値とから計算される前記送信元ノードの経路評価値であるカテゴリ値であって、前回計算された前記カテゴリ値に応じて前記基準値を変更して、前記カテゴリ値を計算するカテゴリ値計算処理と、
前記カテゴリ値計算処理によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算処理と、
前記パスカテゴリ値計算処理によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択処理と
をコンピュータに実行させる経路選択プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月27日(2017.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記フレームが受信された際の受信電力が閾値を越えた回数又は時間と基準値とから計算される前記送信元ノードの経路評価値であるカテゴリ値であって、前回計算された前記カテゴリ値によって異なる前記基準値を用いて、前記カテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択部と
を備える無線通信端末。
【請求項２】
前記基準値は、回数を示し、
前記カテゴリ値計算部は、前記受信電力が閾値を越えた回数と前記基準値が示す回数とを比較して前記カテゴリ値を計算する
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記カテゴリ値計算部は、過去基準回数のうち、前記受信電力が閾値を越えた回数と前記基準値が示す回数とを比較する
請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記基準値は、時間を示し、
前記カテゴリ値計算部は、前記受信電力が閾値を越えた時間と前記基準値が示す時間とを比較して前記カテゴリ値を計算する
請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記カテゴリ値計算部は、過去基準期間のうち、前記受信電力が閾値を越えた時間と前記基準値が示す時間とを比較する
請求項４に記載の無線通信端末。
【請求項６】
前記無線通信部は、前記フレームとして、前記元パスカテゴリ値を含む経路制御メッセージを受信し、
前記パスカテゴリ値計算部は、前記カテゴリ値と、前記経路制御メッセージに含まれる前記元パスカテゴリ値とから、前記先パスカテゴリ値を計算する
請求項１から５までのいずれか１項に記載の無線通信端末。
【請求項７】
複数の無線通信端末を備える無線通信システムであり、
各無線通信端末は、
他の無線通信端末である送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信部と、
前記フレームが受信された際の受信電力が閾値を越えた回数又は時間と基準値とから計算される前記送信元ノードの経路評価値であるカテゴリ値であって、前回計算された前記カテゴリ値によって異なる前記基準値を用いて、前記カテゴリ値を計算するカテゴリ値計算部と、
前記カテゴリ値計算部によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算部と、
前記パスカテゴリ値計算部によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択部と
を備える無線通信システム。
【請求項８】
送信元ノードからフレームを無線通信により受信する無線通信処理と、
前記フレームが受信された際の受信電力が閾値を越えた回数又は時間と基準値とから計算される前記送信元ノードの経路評価値であるカテゴリ値であって、前回計算された前記カテゴリ値によって異なる前記基準値を用いて、前記カテゴリ値を計算するカテゴリ値計算処理と、
前記カテゴリ値計算処理によって計算されたカテゴリ値と、基準ノードから前記送信元ノードまでの経路評価値である元パスカテゴリ値とから、前記送信元ノードを経由した場合における前記基準ノードからの経路評価値である先パスカテゴリ値を計算するパスカテゴリ値計算処理と、
前記パスカテゴリ値計算処理によって計算された先パスカテゴリ値により、前記基準ノードへフレームを送信する際の通信経路を選択する経路選択処理と
をコンピュータに実行させる経路選択プログラム。
【国際調査報告】
2018042650.tif 000021
2018042650.tif 000022
2018042650.tif 000023
2018042650.tif 000024