(57)【要約】【課題】ノードの配置が変化し得る無線ネットワークにおいて、短時間で品質の高い通信経路を構築する。【解決手段】無線ネットワークにおいて通信経路を制御する通信経路制御装置であって、ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間にそれぞれ複数の通信経路を設定する通信経路設定部と、各無線ルータにより測定される電波環境に基づいて、ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択する通信経路選択部と、通信経路選択部により選択された各通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てるリソース割当て部と、リソース割当て部により割り当てられた通信リソースを表すリソース情報を複数の無線ルータに通知する通知部と、を備える。【選択図】図３
2019121920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートウェイルータおよび複数のマルチホップルータを含む複数の無線ルータを備える無線ネットワークにおいて通信経路を制御する通信経路制御装置であって、
前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間にそれぞれ複数の通信経路を設定する通信経路設定部と、
各無線ルータにより測定される電波環境に基づいて、前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択する通信経路選択部と、
前記通信経路選択部により選択された各通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てるリソース割当て部と、
前記リソース割当て部により割り当てられた通信リソースを表すリソース情報を前記複数の無線ルータに通知する通知部と、
を備える通信経路制御装置。
【請求項２】
移動端末が各無線ルータから受信する無線信号の強度についての測定結果に基づいて、前記複数の無線ルータの中から前記移動端末が接続する無線ルータを選択するルータ選択部をさらに備え、
前記通知部は、前記ルータ選択部により選択された無線ルータに対して、前記移動端末が接続することを表す情報を通知する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信経路制御装置。
【請求項３】
前記通信経路設定部は、前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に、それぞれ、通信コストの低い順に所定数の通信経路を設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信経路制御装置。
【請求項４】
前記通信経路選択部は、各無線ルータにおいて測定される、他の無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度に基づいて、前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の通信経路制御装置。
【請求項５】
ゲートウェイルータおよび複数のマルチホップルータを含む複数の無線ルータを備える無線ネットワークにおいて通信経路を制御する通信経路制御方法であって、
前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間にそれぞれ複数の通信経路を設定し、
各無線ルータにより測定される電波環境に基づいて、前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択し、
前記選択された各通信経路に対して異なる通信リソースを割り当て、
前記選択された通信経路に対して割り当てられた通信リソースを表すリソース情報を前記複数の無線ルータに通知する
ことを特徴とする通信経路制御方法。
【請求項６】
移動端末が各無線ルータから受信する無線信号の強度についての測定結果に基づいて、前記複数の無線ルータの中から前記移動端末が接続する無線ルータを選択し、
前記選択された無線ルータに対して、前記移動端末が接続することを表す情報を通知する
ことを特徴とする請求項５に記載の通信経路制御方法。
【請求項７】
前記選択された無線ルータは、前記ゲートウェイルータと前記選択された無線ルータとの間の通信経路に対して割り当てられた通信リソースの中から、前記移動端末に割り当てる通信リソースを決定し、決定した通信リソースを前記移動端末に通知する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の通信経路制御方法。
【請求項８】
各無線ルータは、前記電波環境として、他の無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度を測定する
ことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の通信経路制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークにおいて通信経路を制御する装置および方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
複数の無線ルータを備える無線ネットワークにおいて、ノードの配置が変化したときには、通信経路の構築（または、再構築）が必要となる。通信経路の構築は、例えば、トラフィックの発生に起因して実行される。この場合、無線ネットワーク内に存在する無線リンクを考慮しながら送信元ノードと宛先ノードとの間で通信コストの低い経路が選択される。
【０００３】
例えば、隣接ノード間で定期的に制御メッセージが交換され、各ノードの位置および移動ベクトルがモニタされる。そして、トラフィック要求が生成されると、このモニタ結果を利用して、要求されたトラフィックに係わる通信経路が構築される。
【０００４】
加えて、ユーザの利便性を高めるためには、通信経路の構築に要する時間が短いことが好ましい。すなわち、通信経路の構築は、リアルタイム性が要求される。
【０００５】
なお、関連技術として、無線通信装置間で通信できない状況においても、代替の通信経路を動的に形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１０３５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の無線ネットワークにおいて、高品質の通信を実現するためには、通信経路が適切に構築されることが要求される。ところが、従来の技術では、品質の高い通信経路を構築するためには、リアルタイム性を確保することが容易ではない。例えば、各ノードの位置および移動ベクトルのモニタ結果を利用して通信経路を構築する手順では、制御メッセージに係わるオーバヘッドが大きく、また、通信経路の構築に要する時間が長くなるおそれがある。
【０００８】
本発明の１つの側面に係わる目的は、ノードの配置が変化し得る無線ネットワークにおいて、短時間で品質の高い通信経路を構築する装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様の通信経路制御装置は、ゲートウェイルータおよび複数のマルチホップルータを含む複数の無線ルータを備える無線ネットワークにおいて通信経路を制御する通信経路制御装置であって、前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間にそれぞれ複数の通信経路を設定する通信経路設定部と、各無線ルータにより測定される電波環境に基づいて、前記ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択する通信経路選択部と、前記通信経路選択部により選択された各通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てるリソース割当て部と、前記リソース割当て部により割り当てられた通信リソースを表すリソース情報を前記複数の無線ルータに通知する通知部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述の態様によれば、ノードの配置が変化し得る無線ネットワークにおいて、短時間で品質の高い通信経路を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係わる無線ネットワークの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる無線ネットワークの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる通信経路制御装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる無線ネットワークの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係わる無線ネットワークにおける通信経路と時間スロットの割当ての一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係わる通信経路制御方法の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係わる通信経路制御方法のうち、静的な通信経路を設定する方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係わる通信経路制御方法のうち、通信経路を動的に選択する方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１、図２は、本発明の実施形態に係わる無線ネットワークの一例を示す。
無線ネットワーク１００は、無線ルータ１〜９、無線端末１１および通信経路制御装置１０を備える。なお、無線ネットワーク１００に実装される無線ルータの数および無線端末の数は、それぞれ特に限定されるものではない。
【００１３】
各無線ルータ１〜９は、無線リンクを介して、隣接ノードに実装されている他の無線ルータとの間で信号を送信および受信する。また、各無線ルータ１〜９は、通信経路制御装置１０から指定される経路および通信リソースに従ってパケットを転送する。
【００１４】
さらに、各無線ルータ１〜９は、１または複数の無線端末を収容することができ、無線アクセスポイントとして動作し得る。すなわち、各無線ルータ１〜９は、無線端末から出力される上りリンク信号を受信し、無線端末へ下り信号を送信する。また、各無線ルータ１〜９は、他の無線ルータ１〜９との間で無線信号を送信および受信することができる。すなわち、無線ルータ１〜９は、マルチホップルータとして動作し得る。
【００１５】
無線ルータ１〜９のうちの１つは、ゲートウェイルータとして動作する。図１に示す例では、無線ルータ１がゲートウェイルータとして動作する。ゲートウェイルータは、無線ネットワーク１００と不図示の他のネットワークとを接続することができる。各無線ルータ１〜９は、電波環境として、他の無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度を測定することができる。
【００１６】
各無線端末１１は、無線リンクを介して、隣接ノードに実装されている無線ルータ１〜９との間で信号を送信および受信する。このとき、各無線端末１１は、自分が接続する無線ルータから通知されるリソース情報に従ってパケットを送信および受信する。リソース情報は、無線端末に割り当てられたリソース（例えば、時間スロット）を指定する情報を含む。
【００１７】
通信経路制御装置１０は、無線ネットワーク１００の状態を管理すると共に、無線ネットワーク１００の動作を制御する。すなわち、通信経路制御装置１０は、各無線通信装置（無線ルータ１〜９、無線端末１１）の位置および無線通信装置間に設定される無線リンクを管理する。
【００１８】
また、通信経路制御装置１０は、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間にそれぞれ複数の通信経路を設定する。そして、通信経路制御装置１０は、無線ルータ１〜９により測定される電波環境に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択する。
【００１９】
通信経路制御装置１０は、選択された各通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てる。そして、通信経路制御装置１０は、割り当てられた通信リソースを表すリソース情報を複数の無線ルータ１〜９に通知する。
【００２０】
また、通信経路制御装置１０は、無線端末１１が各無線ルータ１〜９から受信する無線信号の強度についての測定結果に基づいて、複数の無線ルータ１〜９の中から無線端末１１が接続する無線ルータを選択する。そして、通信経路制御装置１０は、選択された無線ルータ１〜９に対して、無線端末１１が接続することを表す情報を通知する。
【００２１】
図２では、無線ルータ１〜９により測定される電波環境に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路が選択されている。図２の例では、無線端末１１が接続する無線ルータとして無線ルータ７が選択されている。以下、説明の都合上、「無線ルータ１」を「Ｇ１」と表記し、「無線ルータ２〜無線ルータ９」をそれぞれ「Ｒ２〜Ｒ９」と表記する場合がある。
【００２２】
無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間にそれぞれ複数の通信経路が設定される。図１〜図２に示す例では、例えば、無線ルータ１と無線ルータ７との間に９本の通信経路「Ｇ１−Ｒ２−Ｒ５−Ｒ６−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ２−Ｒ６−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ２−Ｒ３−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ２−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ３−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ４−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ４−Ｒ３−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ４−Ｒ８−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ４−Ｒ９−Ｒ８−Ｒ７」を設定してもよい。
【００２３】
図２の実施形態では、通信経路制御装置１０は、無線ルータ１〜９により測定される電波環境に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている９本の通信経路を予め静的経路として作成しておく。この静的経路は、ネットワーク運用開始から永続的に使用される。予め静的経路を構築しておくことにより、制御パケットおよび遅延時間を最小限に抑えることができる。この場合、最短経路だけではなく、複数の冗長経路が設定される。これにより、通信経路の高信頼性を実現するとともに、遅延時間を最小にすることができる。
【００２４】
そして、通信経路制御装置１０は、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている９本の通信経路の中から、一例として、３本の通信経路「Ｇ１−Ｒ２−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ３−Ｒ７」、「Ｇ１−Ｒ４−Ｒ７」すなわち、通信経路３１、３２、３３を選択する。通信経路３１、３２、３３は、各無線ルータ１〜９において測定される、他の無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度に基づいて、無線ルータ１と無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の通信経路の中から１または複数の動的経路として選択される。
【００２５】
なお、以下の記載において、「ノード」は、無線ネットワーク１００内で無線ルータまたは無線端末が実装される位置を表す。すなわち、無線ネットワーク１００の各ノードに無線通信装置（無線ルータまたは無線端末）が実装される。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態に係わる通信経路制御装置の一例を示す。
通信経路制御装置１０は、通信経路設定部４１、通信経路選択部４２、リソース割当て部４３、ルータ選択部４４、メモリ４５および通知部４６を備える。メモリ４５には、経路テーブルおよび経路情報が格納されている。なお、通信経路制御装置１０は、図３に示していない他の機能を備えていてもよい。また、メモリ４５は、図３に示していない他の情報を格納していてもよい。
【００２７】
無線ルータ１〜９は、周辺環境測定部５１およびリソース割当て部５２を備える。なお、無線ルータ１〜９は、図３に示していない他の機能を備えていてもよい。
【００２８】
周辺環境測定部５１は、自装置の周辺の電波環境を測定する。一例としては、周辺環境測定部５１は、自己の無線ルータの周辺にある他の無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度（即ち、ＲＳＳＩ）を周期的に測定する。そして、周辺環境測定部５１は、この測定結果を保持し、測定結果報告（ＭＲＥＰ：Measurement Report）を利用して測定結果を通信経路制御装置１０へ通知する。本実施形態において、隣接するノードとは、ビーコン信号が届く範囲内に位置する無線ルータをいう。
【００２９】
リソース割当て部５２は、通信経路制御装置１０から通知されるリソース情報に従って、各無線ルータ１〜９と無線端末１１との間の通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てる。リソース割当て部５２により割り当てられる通信リソースは、例えば、時間スロットである。
【００３０】
無線端末１１は、周辺環境測定部６１を備える。なお、無線端末１１は、図３に示していない他の機能を備えていてもよい。
【００３１】
周辺環境測定部６１は、無線ルータ１〜９の周辺環境測定部５１と同様に、自装置の周辺の電波環境を測定する。一例として、周辺環境測定部６１は、自己の無線端末１１の周辺にある無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度（ＲＳＳＩ）を周期的に測定する。そして、周辺環境測定部６１は、この測定結果を保持し、測定結果報告（ＭＲＥＰ）を利用して測定結果を通信経路制御装置１０へ通知する。また、無線端末１１は、無線ルータ１〜９から通知されるリソース情報に従って通信を行う。
【００３２】
通信経路設定部４１は、ゲートウェイルータとして動作する無線ルータ１とマルチホップルータとして動作する各無線ルータ２〜９との間にそれぞれ複数の通信経路を設定する。一例として、通信経路設定部４１は、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に、それぞれ、通信コストの低い順に所定数の通信経路を設定する。通信コストは、通信経路のホップ数、遅延時間、トラフィック量、距離、電波強度等のうち、１または複数の組み合わせに基づいて算出される。
【００３３】
通信経路選択部４２は、各無線ルータ１〜９により測定される電波環境に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の通信経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を選択する。一例として、通信経路選択部４２は、各無線ルータ１〜９において測定される、他の無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度に基づいて、ゲートウェイルータと各マルチホップルータとの間に設定されている複数の静的な通信経路の中からそれぞれ１または複数の動的な通信経路を選択する。例えば、図２の例においては、無線ルータ１と無線ルータ７との間に９本の静的な通信経路が設定されており、通信経路選択部４２は、それら通信経路の中から３つの動的な通信経路３１、３２、３３を選択している。
【００３４】
リソース割当て部４３は、通信経路選択部４２により選択された各通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てる。リソース割当て部４３により割り当てられる通信リソースは、例えば、時間スロットである。この場合、各通信経路に対して異なる時間スロットが割り当てられる。リソース割当て部４３は、メモリ４５の経路情報を参照し、リソース割当てを表すリソース情報を生成する。リソース情報は、各通信経路に対する時間スロット情報を含む。時間スロット情報は、各時間スロットにおいてデータ送信が許可される通信経路を表す。通信経路と時間スロットの割当てについては後述する。
【００３５】
ルータ選択部４４は、無線端末１１が各無線ルータ１〜９から受信する無線信号の強度についての測定結果に基づいて、複数の無線ルータ１〜９の中から無線端末１１が接続する無線ルータを選択する。一例として、ルータ選択部４４は、無線端末１１の周辺に位置する無線ルータ１〜９のうち、無線ルータから定期的に送信されるビーコン信号の受信強度（即ち、ＲＳＳＩ）が大きい無線ルータを無線端末１１が接続する無線ルータとして選択する。
【００３６】
次に、通信経路と時間スロットの割当てについて説明する。図４は、本発明の実施形態に係わる無線ネットワークの一例を示す。図４では、通信経路と時間スロットの割当てについて説明をわかりやすくするために、図１、図２の無線ネットワークの構成を簡略化している。図４の無線ネットワーク１００は、無線ルータ１〜４、無線端末１１および通信経路制御装置１０を備える。無線ルータ１は、ゲートウェイルータとして動作する。無線ルータ２〜４は、マルチホップルータとして動作する。無線端末１１は、無線ルータ２に収容されている。なお、図４において、無線ルータ１〜４間を接続する線は、無線リンクを表している。すなわち、互いに隣接する無線ルータ１〜４は、無線リンクを介して互いに無線信号を送受信できる。なお、図面を見やすくするために省略されているが、無線ルータ２、４も互いに隣接しているものとする。
【００３７】
図５は、図４の無線ネットワーク１００における通信経路と時間スロットの割当ての一例を示す。この実施例では、４００個の時間スロットが無線ルータ１〜４に割り当てられる。具体的には、時間スロットＴ０〜Ｔ３９９は、１０個単位でそれぞれ１つの通信経路に割当てられる。すなわち、リソース割当て部４３は、１０個の時間スロットを一群の時間スロットとしてそれぞれ１つの通信経路に対して割り当てる。図５の例では、時間スロットＴ０〜Ｔ１５９は、それぞれ無線ルータ１から無線端末１１に向かう下り方向の通信経路に割り当てられている。一方、時間スロットＴ２４０〜Ｔ３９９は、無線端末１１から無線ルータ１に向かう上り方向の通信経路が割り当てられている。なお、時間スロットＴ１６０〜Ｔ２３９は未使用である。
【００３８】
下り方向の通信経路が割り当てられている例として、例えば、時間スロットＴ０〜Ｔ９は、無線ルータ１から無線ルータ２に向かう通信経路に割り当てられている。そして、時間スロットＴ１０〜Ｔ１９は、無線ルータ２から無線端末１１に向かう通信経路に割り当てられている。例えば、時間スロットＴ１０〜Ｔ１９は、１０個の時間スロットを有するため、１０台の無線端末１１を収容することができる。この場合、無線ルータ２は、時間スロットＴ１０〜Ｔ１９をそれぞれどの無線端末に割り当てるのかを決定することができる。時間スロットＴ２０〜Ｔ２９は、無線ルータ１から無線ルータ３に向かう通信経路に割り当てられている。時間スロットＴ３０〜Ｔ３９は、無線ルータ３から無線ルータ２に向かう通信経路に割り当てられている。そして、時間スロットＴ４０〜Ｔ４９は、無線ルータ２から無線端末１１に向かう通信経路に割り当てられている。この場合も、無線ルータ２は、時間スロットＴ４０〜Ｔ４９をそれぞれどの無線端末に割り当てるのかを決定することができる。
【００３９】
また、上り方向の通信経路が割り当てられている例として、例えば、時間スロットＴ３００〜Ｔ３０９は、無線端末１１から無線ルータ３に向かう通信経路に割り当てられている。時間スロットＴ３１０〜Ｔ３１９は、無線ルータ３から無線ルータ２に向かう通信経路に割り当てられている。そして、時間スロットＴ３２０〜Ｔ３２９は、無線ルータ２から無線ルータ１に向かう通信経路に割り当てられている。同様に、時間スロットＴ３８０〜Ｔ３８９は、無線端末１１から無線ルータ２に向かう通信経路に割り当てられている。そして、時間スロットＴ３９０〜Ｔ３９９は、無線ルータ２から無線ルータ１に向かう通信経路に割り当てられている。
【００４０】
図５のリソース情報によると、例えば、時間スロットＴ０〜Ｔ９において、無線ルータ１から無線ルータ２に向かう通信経路が送信可能であり、時間スロットＴ１０〜Ｔ１９において、無線ルータ２から無線端末１１に向かう通信経路が送信可能である状態が示されている。
【００４１】
無線ルータ１から無線端末１１にパケットを送信する場合について考える。まず、無線ルータ１は、時間スロットＴ０〜Ｔ９において、無線ルータ１から無線ルータ２に向かう下り方向の通信経路でパケットを無線ルータ２へ送信することができる。そして、無線ルータ２は、時間スロットＴ１０〜Ｔ１９において、無線ルータ２から無線端末１１に向かう下り方向の通信経路で無線ルータ１から送信されたパケットを無線ルータ２に収容されている無線端末１１へ送信することができる。
【００４２】
ここで、無線ルータ２と接続していた無線端末１１が移動することにより、無線ルータ２から受信する無線信号の強度が下がり、無線ルータ３から受信する無線信号の強度が上がった場合について考える。この場合、無線端末１１により測定されたＲＳＳＩが通信経路制御装置１０に通知され、ルータ選択部４４は、通知されたＲＳＳＩに基づいて、無線端末１１の新たな接続先として、無線ルータ２より無線信号の強度が高い無線ルータ３を選択する。
【００４３】
無線端末１１の新たな接続先として無線ルータ３が選択されたケースにおいて、無線ルータ１から無線端末１１にパケットを送信する場合について考える。まず、無線ルータ１は、時間スロットＴ５０〜Ｔ５９において、無線ルータ１から無線ルータ３に向かう下り方向の通信経路でパケットを無線ルータ３へ送信することができる。そして、無線ルータ３は、時間スロットＴ６０〜Ｔ６９において、無線ルータ３から無線端末１１に向かう下り方向の通信経路で無線ルータ１から送信されたパケットを無線ルータ３に収容されている無線端末１１へ送信することができる。
【００４４】
また、無線ルータ３に収容されている無線端末１１は、時間スロットＴ３３０〜Ｔ３３９において、無線端末１１から無線ルータ３に向かう上り方向の通信経路で無線ルータ３にパケットを送信することができる。そして、無線ルータ３は、時間スロットＴ３４０〜Ｔ３４９において、無線ルータ３から無線ルータ１に向かう上り方向の通信経路で無線端末１１から送信されたパケットを無線ルータ１へ送信することができる。
【００４５】
通知部４６は、リソース割当て部４３により割り当てられた通信リソースを表すリソース情報を複数の無線ルータ１〜９に通知する。更に、通知部４６は、ルータ選択部４４により選択された無線ルータに対して、無線端末１１が接続することを表す情報を通知する。
【００４６】
無線ルータ１〜９は、リソース割当て部４３により割り当てられたリソース情報を自装置内のメモリに保存する。そして、リソース割当て部５２は、このリソース情報を利用して通信を制御する。また、無線ルータ１〜９は、配下の無線端末１１に対して、その無線端末が通信可能な時間スロットを決定して通知する。そして、無線端末１１は、通知された時間スロットを使用して通信を行う。
【００４７】
このように、通信経路制御装置１０は、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の静的な通信経路の中から動的に選択された通信経路に対して異なる通信リソースを割り当てる。ここで、電波環境に基づく通信経路の動的な選択は、予め設定されている複数の通信経路の中から行われる。したがって、複雑な制御シーケンスなしで、電波環境に応じた好適な通信経路を短い時間内に構築することができる。更に、最短経路だけでなく複数の冗長経路を持たせることができ、高信頼性を実現することができる。
【００４８】
図６は、本発明の実施形態に係わる通信経路制御方法の一例を示す。
通信経路制御装置１０は、プランニング処理の開始の指示を受け付けると、ネットワーク条件設定から指定された伝搬モデルを使って、任意のノードから送信される信号の受信強度（ＲＳＳＩ）を推定する無線シミュレーションを行う（Ｓ１１）。
【００４９】
通信経路制御装置１０は、無線シミュレーションにより得られた受信強度（ＲＳＳＩ）を入力値として、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間の複数の通信経路から、通信コストが低い順に所定数の静的な通信経路（例えば、２０経路分）を設定する経路設定を行う（Ｓ１２）。経路設定では、静的経路の設定が行われる。通信経路制御装置１０は、静的経路の設定結果を経路情報としてメモリ４５に格納する。経路情報はネットワーク条件設定の情報を含む。従って、通信経路制御装置１０は、プランニング処理の開始時にメモリ４５の経路情報内のネットワーク条件設定を読み込むことで、静的な経路設定を行うことができる。
【００５０】
通信経路制御装置１０は、無線ルータ１〜９から経路要求（ＲＲＥＱ：Route Request）を受信すると（Ｓ１３）、経路要求に対する経路応答（ＲＲＥＰ：Route Reply）を利用してＳ１２で設定した静的な経路設定の結果を各無線ルータ１〜９へ通知する（Ｓ１４）。このように、静的な通信経路を事前に構築しておくことで、トラフィック発生時にあらためて経路構築の必要がないため、経路構築にかかる時間を削減することができる。なお、本実施形態においては、ネットワーク運用の開始時に１度だけ静的経路設定が行われるがこの限りではなく、任意のタイミングで静的経路設定を行なってもよい。
【００５１】
通信経路制御装置１０は、無線端末１１の周辺環境測定部６１で測定された周辺環境情報および無線ルータ１〜９の周辺環境測定部５１で測定された周辺環境情報を測定結果報告（ＭＲＥＰ）として受信する（Ｓ１５、Ｓ１６）。
【００５２】
通信経路制御装置１０は、無線端末１１および無線ルータ１〜９において測定された周辺環境情報に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の静的経路の中からそれぞれ１または複数の通信経路を動的に選択する経路選択を行う（Ｓ１７）。例えば、静的経路として２０本の通信経路が設定されている場合において、その２０本の通信経路の中から３本の通信経路が動的経路として選択される。
【００５３】
通信経路制御装置１０は、選択された動的経路に対して異なる時間スロットを割り当てるリソース割当てを行う（Ｓ１８）。
【００５４】
通信経路制御装置１０は、複数の静的経路の中から選択された動的経路の情報および動的経路毎に割り当てられた通信リソースの情報を、ＲＩＮＤ（Route Indicator）を利用して無線ルータ１〜９へ通知する経路通知を行う（Ｓ１９）。
【００５５】
通信経路制御装置１０は、無線端末１１において測定された周辺環境情報に基づいて、複数の無線ルータ１〜９の中から無線端末１１の接続先となる無線ルータの選択を行う（Ｓ２０）。
【００５６】
通信経路制御装置１０は、無線端末１１の接続先となる選択された無線ルータの情報を、ＲＯＡＭ（Roaming Request）を利用して無線ルータ１〜９および無線端末１１へ通知する接続先通知を行う（Ｓ２１、Ｓ２２）。
【００５７】
＜静的な通信経路の設定＞
図７は、本発明の実施形態に係わる通信経路制御方法のうち、静的な通信経路を設定する方法の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、図６のＳ１２の処理に相当する。静的な通信経路の設定は、ゲートウェイノードや、マルチホップノードのような移動しないノードについて、所定のネットワーク条件に基づき予め通信コストの小さい経路を構築するために行われる。
【００５８】
図７では、説明の便宜上、無線ネットワーク１００は、同一のネットワークＩＤ（ＮＷ−ＩＤ）で、ゲートウェイノードが１つである場合について説明するが、これに限られるものではない。また、通信経路の構築には、ダイクストラ法などの計算量削減アルゴリズムを適用せず、総当たりにより経路構築することもできるが、これに限られるものではない。
【００５９】
Ｓ３１において、通信経路設定部４１は、ゲートウェイルータとして動作する無線ルータ１を選択する。Ｓ３２において、通信経路設定部４１は、ゲートウェイルータとして動作する無線ルータ１に隣接するマルチホップルータとして動作する無線ルータ２〜９のうちいずれかの無線ルータを選択する。
【００６０】
Ｓ３３において、通信経路設定部４１は、ゲートウェイルータとＳ３３で選択したマルチホップルータとの間の通信経路をメモリ４５内の経路テーブルに追加する。これにより、ゲートウェイノードとして動作し得る無線ルータ１と該ゲートウェイノードに隣接するマルチホップルータとの間の経路が登録される。
【００６１】
Ｓ３４において、通信経路設定部４１は、ゲートウェイルータに隣接する全てのマルチホップルータを選択したか判定する。ゲートウェイルータに隣接する全てのマルチホップルータが選択されていない場合（Ｓ３４：Ｎｏ）には、ゲートウェイルータに隣接する全てのマルチホップルータが選択されるまでＳ３２〜Ｓ３４の処理が繰り返し実行される。
【００６２】
ゲートウェイルータに隣接する全てのマルチホップルータが選択された場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）には、Ｓ３５において、通信経路設定部４１は、マルチホップルータとして動作する各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の通信経路の中から中継対象経路を通信コストに基づき選択する。
【００６３】
Ｓ３６において、通信経路設定部４１は、Ｓ３５において選択した経路がループを構成していないかチェックし、ループを構成していない場合（Ｓ３７：Ｎｏ）には、Ｓ３５で選択した経路をメモリ４５の経路テーブルに追加する（Ｓ３８）。Ｓ３５において選択した経路がループを構成している場合（Ｓ３７：Ｙｅｓ）には、Ｓ３８の処理を省略し、処理はＳ３９に進む。
【００６４】
Ｓ３９において、通信経路設定部４１は、経路テーブルに追加された経路の数が所定数（例えば、２０）に達したか判定する。経路テーブルに追加された経路の数が所定数に達していない場合（Ｓ３９：Ｎｏ）には、処理はＳ３５に戻り、経路テーブルに所定数の経路が登録されるまでＳ３５〜Ｓ３９の処理が繰り返し実行される。経路テーブルに追加された経路の数が所定数に達した場合（Ｓ３９：Ｙｅｓ）には、静的な通信経路を設定するフローチャートは終了となる。経路テーブルに登録された経路が静的な通信経路として設定される。
【００６５】
＜通信経路の動的な選択＞
図８は、本発明の実施形態に係わる通信経路制御方法のうち、通信経路を動的に選択する方法の一例を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図６のＳ１６〜Ｓ２１の処理に相当する。通信経路の動的な選択は、無線ルータ１〜９、無線端末１１で測定された周辺環境情報に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の静的経路の中からそれぞれ１または複数の経路を選択することにより実現される。
【００６６】
Ｓ５１において、通信経路選択部４２は、無線端末１１または無線ルータ１〜９で測定された周辺環境情報を通知する測定結果報告（ＭＲＥＰ）を待ち受ける。測定結果報告（ＭＲＥＰ）により周辺環境情報を受信すると（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、通信経路選択部４２は、受信した周辺環境情報に基づいて、無線ルータ１と各無線ルータ２〜９との間に設定されている複数の静的経路の中からそれぞれ１または複数の経路を動的経路として選択する（Ｓ５２）。
【００６７】
Ｓ５３において、リソース割当て部４３は、Ｓ５２で動的経路として選択された各通信経路に対して異なる通信リソース（実施例では、異なる時間スロット）を割り当てる。
【００６８】
Ｓ５４において、通知部４６は、Ｓ５２で選択された動的経路の情報およびＳ５３で動的経路毎に割り当てられた通信リソースの情報を、ＲＩＮＤを利用して無線ルータ１〜９へ通知する経路通知を行う。
【００６９】
Ｓ５５において、ルータ選択部４４は、無線端末１１において測定された周辺環境情報に基づいて、複数の無線ルータ１〜９の中から無線端末１１の接続先となる無線ルータを選択する。なお、無線端末１１が移動していない場合、または、無線端末１１と無線ルータ１〜９との間の電波状態が変化していない場合は、無線端末１１が接続中の無線ルータが継続して選択される。Ｓ５６において、通知部４６は、Ｓ５５で選択された無線端末１１の接続先となる無線ルータの情報を、ＲＯＡＭを利用して無線ルータ１〜９および無線端末１１へ通知する。なお、無線端末１１の接続先が変わらないときは、Ｓ５６の処理を省略してもよい。
【００７０】
Ｓ５７において、通信経路制御装置１０は、ネットワークが運用停止であるか判定する。ネットワークが稼働中である場合（Ｓ５７：Ｎｏ）には、通信経路制御装置１０の処理はＳ５１に戻り、測定結果報告（ＭＲＥＰ）を受信するとＳ５２〜Ｓ５７の処理が繰り返し実行される。したがって、ノードの配置が変化した場合など、電波環境が変化した場合には、好適な通信経路が動的に選択される。ここで、通信経路の動的な選択は、予め設定されている複数の通信経路の中から行われる。したがって、ノードの配置が変化した場合であっても、複雑な制御シーケンスなしで、電波環境に応じた好適な通信経路を短い時間で構築することができる。
【００７１】
＜ハードウェア構成＞
通信経路制御装置１０は、プロセッサを備える。そして、通信経路設定部４１、通信経路選択部４２、リソース割当て部４３、ルータ選択部４４は、プロセッサを用いて通信経路制御プログラムを実行することにより実現される。この場合、通信経路制御プログラムは、プロセッサがアクセス可能なメモリ領域に格納される。なお、通信経路設定部４１、通信経路選択部４２、リソース割当て部４３、ルータ選択部４４の機能の一部は、ハードウェア回路で実現してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１〜９  無線ルータ
１０  通信経路制御装置
１１  無線端末
３１〜３３  通信経路
４１  通信経路設定部
４２  通信経路選択部
４３  リソース割当て部
４４  ルータ選択部
４５  メモリ
４６  通知部
５１  周辺環境測定部
５２  リソース割当て部
６１  周辺環境測定部
１００  無線ネットワーク
【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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