(57)【要約】【課題】高速側の無線リンクの余剰な容量を有効に活用する。【解決手段】本発明の無線中継装置は、複数の無線通信インタフェース２０、２２のいずれかを用いて、無線通信の中継を行なう無線中継装置３であって、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析する無線品質解析部２４、２６と、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択するデータ判断部２８と、通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続するルーティング部３０と、蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをＤＴＮ用蓄積装置３４に蓄積する蓄積処理部３２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線通信インタフェースを有し、無線通信の中継を行なう無線中継装置であって、
第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析する通信品質解析部と、
前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択するデータ判断部と、
前記通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続するルーティング部と、
前記蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積する蓄積処理部と、を備えることを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
前記データ判断部は、前記各リンク容量が異なる場合は、小さい方のリンク容量で前記通信処理を行なうと共に、前記各リンク容量の容量差に相当するリンク容量で前記蓄積処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
【請求項３】
前記データ判断部は、前記各リンク容量が同一である場合は、そのリンク容量で前記通信処理を行なうことを特徴とする請求項２記載の無線中継装置。
【請求項４】
前記データ判断部は、前記各リンク容量の容量差が予め定められた閾値以下である場合は、前記通信処理を行なう一方、前記容量差が前記閾値を超えた場合は、超えたリンク容量で前記蓄積処理を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線中継装置。
【請求項５】
前記蓄積処理部は、所定の条件が満たされた場合に前記蓄積した無線フレームを出力し、
前記ルーティング部は、前記出力された無線フレームをルーティングして無線フレームの宛先に送信することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線中継装置。
【請求項６】
前記通信品質解析部は、実測スループット、単位時間当たりのＴＣＰ（Transmission Control Protocol）シーケンス番号から推定したスループット、混雑度および再送率から推定されるデータリンク層のスループットまたは予め取得したリンク容量のいずれかを用いて前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量を解析することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線中継装置。
【請求項７】
前記データ処理部は、前記蓄積処理を選択した場合、無線フレームの送信元に対して、前記蓄積処理を選択したことを示す通知を行なうことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線中継装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の無線中継装置を搭載する飛行体を用いることを特徴とする無人航空機システム。
【請求項９】
複数の無線通信インタフェースを有し、無線通信の中継を行なう無線中継装置のプログラムであって、
第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析する処理と、
前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択する処理と、
前記通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続する処理と、
前記蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積する処理と、の一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
複数の無線通信インタフェースを有し、無線通信の中継を行なう無線中継装置の無線中継方法であって、
第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析するステップと、
前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択するステップと、
前記通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続するステップと、
前記蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする無線中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線通信インタフェースのいずれかを用いて、無線通信の中継を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、自然災害の発生によって、交通手段や通信手段が遮断された孤立地域と迅速にネットワークを確立するための手段として、パイロットが搭乗せず、自律飛行が可能なＵＡＳ（Unmanned Aircraft System：無人航空機システムともいう）を利用した無線中継システムが提案されている。図１１は、このような無線中継システムの概略構成を示す図である。ここでは、通信方式がＷｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）である場合を例にとって説明する。図１１に示すように、孤立地域は、非孤立地域との間で通行不能となっている。無人航空機１００は、アクセスポイントとステーションの機能を有するモバイルルータ１０２を搭載している。無人航空機１００が孤立地域の上空を飛行し、孤立地域内の端末１０４と、非孤立地域内のアクセスポイント１０６およびインターネット１０８とのリアルタイム通信を実施する。
【０００３】
一方、無人航空機１００の燃料（バッテリ等）には限りがあるため、飛行時間にも限りがある。このため、無人航空機１００に孤立地域で受信したデータを蓄積し、非孤立地域で蓄積したデータを放出する技術も提案されている。これにより、耐遅延通信（ＤＴＮ：Delay Tolerant Network）が実現されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】RFC 4838 Delay-Tolerant Networking Architecture April 2007 http://tools.ietf.org/html/rfc4838
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１１に示すように、モバイルルータ１０２のＬＡＮ側（Ｗｉ−Ｆｉ＃２）とＷＡＮ側（Ｗｉ−Ｆｉ＃１）では、使用する無線システムや周波数、受信側の無線環境等により、通信速度が異なることが一般的である。その結果、リンク容量のムダが生じる場合がある。例えば、孤立地域から非孤立地域への無線通信を考える。通信速度が、（Ｗｉ−Ｆｉ＃２）＞（Ｗｉ−Ｆｉ＃１）である場合、モバイルルータ１０２までは高速な通信が可能であるが、Ｗｉ−Ｆｉ＃１の通信速度が相対的に遅い。その結果、モバイルルータ１０２において、パケット溢れ等が発生し、Ｗｉ−Ｆｉ＃２の速度もＷｉ−Ｆｉ＃１まで低下し、本来高速通信が可能であるはずのＷｉ−Ｆｉ＃２において、高速通信ができなくなり、容量が無駄になってしまうといった不具合が生ずる。図１１に示す例では、Ｗｉ−Ｆｉ＃２は、例えば、１００のリンク容量を有しているとし、Ｗｉ−Ｆｉ＃１は、例えば、３０のリンク容量を有しているとすると、Ｗｉ−Ｆｉ＃２では、１００のリンク容量を使えるにも関わらず、Ｗｉ−Ｆｉ＃１の少ないリンク容量に拘束され、３０のリンク容量しか使えない。その結果、７０のリンク容量が無駄になっている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高速側の無線リンクの余剰な容量を有効に活用することができる無線中継装置、無人航空機システム、プログラムおよび無線中継方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線中継装置は、複数の無線通信インタフェースのいずれかを用いて、無線通信の中継を行なう無線中継装置であって、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析する通信品質解析部と、前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択するデータ判断部と、前記通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続するルーティング部と、前記蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積する蓄積処理部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択し、通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続し、蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積するので、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【０００９】
（２）また、本発明の無線中継装置において、前記データ判断部は、前記各リンク容量が異なる場合は、小さい方のリンク容量で前記通信処理を行なうと共に、前記各リンク容量の容量差に相当するリンク容量で前記蓄積処理を行なうことを特徴とする。
【００１０】
このように、各リンク容量が異なる場合は、小さい方のリンク容量で通信処理を行なうと共に、各リンク容量の容量差に相当するリンク容量で蓄積処理を行なうので、低速な無線リンクを容量の限界まで使用すると共に、低速な無線リンクで送信しきれない無線フレームを蓄積する処理を行なうことができる。これにより、高速な無線リンクの余剰容量を有効に活用することが可能となる。
【００１１】
（３）また、本発明の無線中継装置において、前記データ判断部は、前記各リンク容量が同一である場合は、そのリンク容量で前記通信処理を行なうことを特徴とする。
【００１２】
このように、各リンク容量が同一である場合は、そのリンク容量で通信処理を行なうので、無線リンクの容量の限界までいわゆるリアルタイム通信を行なうことが可能となる。
【００１３】
（４）また、本発明の無線中継装置において、前記データ判断部は、前記各リンク容量の容量差が予め定められた閾値以下である場合は、前記通信処理を行なう一方、前記容量差が前記閾値を超えた場合は、超えたリンク容量で前記蓄積処理を行なうことを特徴とする。
【００１４】
このように、各リンク容量の容量差が予め定められた閾値以下である場合は、通信処理を行なう一方、容量差が閾値を超えた場合は、超えたリンク容量で蓄積処理を行なうので、高速なリンクは限界までいわゆるリアルタイム通信を行なうことができ、低速なリンクで送りきれない分を蓄積する処理を行なうことが可能となる。これにより、高速なリンクの余剰容量を有効活用することが可能となる。
【００１５】
（５）また、本発明の無線中継装置において、前記蓄積処理部は、所定の条件が満たされた場合に前記蓄積した無線フレームを出力し、前記ルーティング部は、前記出力された無線フレームをルーティングして無線フレームの宛先に送信することを特徴とする。
【００１６】
このように、所定の条件が満たされた場合に蓄積した無線フレームを出力し、出力された無線フレームをルーティングして無線フレームの宛先に送信するので、耐遅延通信を実施することが可能となる。
【００１７】
（６）また、本発明の無線中継装置において、前記通信品質解析部は、実測スループット、単位時間当たりのＴＣＰ（Transmission Control Protocol）シーケンス番号から推定したスループット、混雑度および再送率から推定されるデータリンク層のスループットまたは予め取得したリンク容量のいずれかを用いて前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量を解析することを特徴とする。
【００１８】
このように、各無線リンクのリンク容量を解析するので、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【００１９】
（７）また、本発明の無線中継装置において、前記データ処理部は、前記蓄積処理を選択した場合、無線フレームの送信元に対して、前記蓄積処理を選択したことを示す通知を行なうことを特徴とする。
【００２０】
このように、蓄積処理を選択した場合、無線フレームの送信元に対して、蓄積処理を選択したことを示す通知を行なうので、無線フレームを送信したユーザに、リアルタイム通信ではなく、蓄積がされたことを知らせることが可能となる。
【００２１】
（８）また、本発明の無人航空機システムは、上記（１）から（７）のいずれかに記載の無線中継装置を搭載する飛行体を用いることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【００２３】
（９）また、本発明のプログラムは、複数の無線通信インタフェースのいずれかを用いて、無線通信の中継を行なう無線中継装置のプログラムであって、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析する処理と、前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択する処理と、前記通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続する処理と、前記蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積する処理と、の一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２４】
このように、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択し、通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続し、蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積するので、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【００２５】
（１０）また、本発明の無線中継方法は、複数の無線通信インタフェースのいずれかを用いて、無線通信の中継を行なう無線中継方法であって、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量を解析するステップと、前記第１の無線リンクおよび前記第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択するステップと、前記通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続するステップと、前記蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする。
【００２６】
このように、第１の無線リンクおよび第２の無線リンクのリンク容量に基づいて、受信した無線フレームをリアルタイムで中継する通信処理または受信した無線フレームを蓄積する蓄積処理を選択し、通信処理が選択された場合、受信した無線フレームをルーティングしてリアルタイムで通信を継続し、蓄積処理が選択された場合、受信した無線フレームをデータベースに蓄積するので、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態に係る無人航空機システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るモバイルルータの概略構成を示すブロック図である。
【図３】無線品質解析部が実測スループットを算出する動作を示すフローチャートである。
【図４】無線品質解析部がＴＣＰのシーケンス番号を出力する動作を示すフローチャートである。
【図５】無線品質解析部がＷｉ−Ｆｉの混雑度を算出する動作を示すフローチャートである。
【図６】データ判断部がＤＨＣＰ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ応答をする場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】データ判断部が蓄積処理をすると判断した場合に、無線フレームの送信元に蓄積処理をしたことを通知する動作を示すフローチャートである。
【図８】データ判断部２８が一方のリンクにおけるスループットが理論最大値から所定の閾値まで増加した時に、蓄積処理をする動作を示すフローチャートである。
【図９】データ判断部が混雑度から算出されるスループットを比較する動作を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態に係る無線中継システムの概略構成を示す図である。
【図１１】従来のＵＡＳの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る無人航空機システムの概略構成を示す図である。ＵＡＳ１は、ステーション３ａの機能とアクセスポイント３ｂの機能を有するモバイルルータ（ＭＲ：Mobile router）３を搭載している。そして、被災地等の孤立地域の上空を飛行し、端末５から受信した無線フレームについて、リアルタイム型の通信とするか、または蓄積型の通信とするかを判定する。さらに、接続要求をしてきた新規ユーザに対しても、リアルタイム型の通信とするか、または蓄積型の通信とするかを判定する。
【００３０】
例えば、被災地等の孤立地域では、基地局が壊れていて通信ができる端末５が少ない場合が多い。このため、通信ができる端末にとっては、使用可能なリンク容量が大きく、高速通信が可能となる場合が多い。例えば、図１では、１００の容量を有するものとする。一方、非孤立地域では、多くのユーザ端末が通信可能な状態にあるため、各端末が使用可能なリンク容量が小さく、例えば、図１では、３０の容量しか使えないものとする。
【００３１】
本実施形態では、ＴＣＰセッション毎に、リアルタイム型の通信を使うか、蓄積型（耐遅延）の通信を使うかを制御する。高速なリンクは限界まで送信し、低速なリンクで送り切れない分はＭＲで一時蓄積する。その後、低速なリンクの無線品質を判定しつつ、蓄積分の送信を行う。図１に示す例では、Ｗｉ−Ｆｉ＃２のリンク容量が１００であり、Ｗｉ−Ｆｉ＃１のリンク容量が３０であるとする。この場合は、３０のリンク容量をリアルタイム通信に用いる。一方、容量１００のうち余剰分となる７０は蓄積型の通信とされる。その後、Ｗｉ−Ｆｉ＃１のリンク容量が増えるか、または、リンク容量に余裕が出てきた場合に、蓄積された無線フレームがアクセスポイント７、インターネット９へ送信される。このように、ＭＲを用いて、高速なリンクの余剰容量を有効活用することが可能である。
【００３２】
図２は、本実施形態に係るモバイルルータの概略構成を示すブロック図である。このモバイルルータ３は、ＬＡＮ側の無線インタフェース２０およびＷＡＮ側の無線インタフェース２２を備える。また、ＬＡＮ側の無線品質解析部２４およびＷＡＮ側の無線品質解析部２６を備えている。無線品質解析部２４、２６は、ＬＡＮ側またはＷＡＮ側の無線インタフェースから無線フレームを取得し、無線リンクの容量を推定する。
【００３３】
すなわち、無線品質解析部２４、２６は、Ｗｉ−Ｆｉなどの無線フレームを入力し、また、この入力した無線フレームおよび無線フレームの品質情報を出力する。無線フレームの品質情報とは、無線インタフェースの名称を示す情報、無線リンクが疎通しているかどうかを示す情報、無線リンク容量を示す情報、送信元／宛先ＩＰアドレス、送信元／宛先ポート番号を示す情報、およびアプリケーション層のプロトコル種別である。
【００３４】
無線リンクが疎通しているかどうかについては、単位時間当たりの受信フレーム数や、ｐｉｎｇへの応答により認識することができる。また、無線リンク容量は、実測スループット（例えば、Ｗｉ−Ｆｉでは５４Ｍｂｐｓなど）、単位時間あたりのＴＣＰのＳＥＱ番号から推定したスループット、Ｗｉ−Ｆｉの混雑度および再送率から推定するデータリンク層のスループット、地上のＡＰ・基地局等から報知されるリンク容量に基づいて、認識することができる。また、アプリケーション層のプロトコル種別については、音声通話などのリアルタイム通信であるか、それとも蓄積型であるかを区別するために用いられる。
【００３５】
データ判断部２８は、ＷＡＮ側とＬＡＮ側のリンク容量の差を算出し、このリンク容量の差に基づいて、無線フレームに対してリアルタイム通信を行なう通信処理とするか、または蓄積処理とするかを選択する。通信処理を選択した場合は、新規のＤＨＣＰ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒをルーティング部３０へ振り分ける。一方、蓄積処理を選択した場合は、インタラプトしてＭＲ内のＤＨＣＰサーバから応答を返す。すなわち、無線フレームを蓄積処理部３２を介して、ＤＴＮ用蓄積装置３４に格納する。また、全てのＴＣＰセッションを通信処理で受け付け、容量差が閾値を超えたら、Ｂｅａｃｏｎ等で蓄積処理のプロトコル以外受け付けない旨を周知することも可能である。また、リアルタイム型の通信を基本とし、リンク容量の差に応じてリアルタイム型の通信処理のプロトコルが、新規に張りに来るＴＣＰセッションを切断する。一方、蓄積処理されたデータを解放するか否かを判断する。
【００３６】
データ判断部２８は、無線品質解析部２４、２６５の出力、例えば、無線フレーム、ＷＡＮ側／ＬＡＮ側の品質情報を入力する一方、入力された無線フレーム、ルーティングテーブルの更新情報（既存の処理）、蓄積データの出力命令を出力する。ルーティングテーブルの更新情報は、通信処理時はＮＡＰＴの変換テーブルを更新し、蓄積処理時は新規に追加する。また、蓄積データの出力命令は、蓄積処理のアプリケーションに依存する。すなわち、受信側の無線リンクの確立確認、ＤＴＮにおけるＤｉｓｃｏｖｅｒｙから取得したＥＩＤ情報などの通信相手を特定する情報、無線フレームのバッファへの書き込み命令等を実行する。
【００３７】
図３は、無線品質解析部が実測スループットを算出する動作を示すフローチャートである。まず、観測時間γｔを入力し（ステップＳ１）、「Timer Old=0, Timer=0, FLCounter=0」とする（ステップＳ２）。次に、無線フレームを受信する（ステップＳ３）。ここでは、受信時刻をＴとし、受信した無線フレーム長をＬとする。次に、「Timer=Timer+T」とし（ステップＳ４）、「FLCounter=FLCounter+L」とする（ステップＳ５）。次に、「Timer-Timer Old >γｔ」であるかどうかを判断し（ステップＳ６）、「Timer-Timer Old >γｔ」でない場合は、ステップＳ３へ遷移する。一方、ステップＳ６において、「Timer-Timer Old >γｔ」である場合は、実測スループットを「TH=FLCounter/γｔ」とし（ステップＳ７）、「Timer Old=Timer, FLCounter=0」として（ステップＳ８）、実測スループットＴＨを出力する。
【００３８】
このように、実測スループットを算出するので、プロトコルによらずに実測スループットを求めることが可能となる。受信した無線フレームから計測するため、高精度にリンク容量を測定することが可能である。
【００３９】
図４は、無線品質解析部がＴＣＰのシーケンス番号を出力する動作を示すフローチャートである。まず、観測時間γｔを入力し（ステップＴ１）、「Timer Old=0, Timer=0, SEQ Old.I=0, SEQCnt.i=0, N=0」とする（ステップＴ２）。ここで、「.i」は、任意のＴＣＰセッション用を表わす添え字である。次に、無線フレームを受信し（ステップＴ３）、受信した無線フレームが、ＴＣＰフレームであるか否かを判断する（ステップＴ４）。ここでは、受信時刻をＴとする。次に、「Timer=Timer+T」とし（ステップＴ５）、新しいＴＣＰセッションであるか否かを判断する（ステップＴ６）。ここでは、ＴＣＰシーケンス番号をS.iとする。
【００４０】
新しいＴＣＰセッションでない場合は、ステップＴ８に遷移する一方、新しいＴＣＰセッションである場合は、「N=N+1」とし（ステップＴ７）、「SEQCnt.i=SEQCnt.i+S.i」とする（ステップＴ８）。次に、「Timer-Timer Old >γｔ」であるかどうかを判断し（ステップＴ９）、「Timer-Timer Old >γｔ」でない場合は、ステップＴ３へ遷移する。一方、ステップＴ９において、「Timer-Timer Old >γｔ」である場合は、次式を満たす「SEQ_inc」を算出し（ステップＴ１０）、「Timer Old=Timer, SEQ Old.I=SEQCnt.i」として（ステップＴ１１）、「SEQ_inc」を出力する。
【００４１】
【数１】
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このように、ＴＣＰのシーケンス番号を算出するので、ＴＣＰの輻輳制御の影響を考慮したリンク容量を求めることが可能となる。プロトコルをＴＣＰに限定した場合に有効な手法である。
【００４２】
図５は、無線品質解析部がＷｉ−Ｆｉの混雑度を算出する動作を示すフローチャートである。まず、観測時間γｔを入力し（ステップＰ１）、「Timer Old=0, Timer=0, OccuSum=0」とする（ステップＰ２）。次に、無線フレームを受信する（ステップＰ３）。ここでは、受信時刻をＴとし、フレーム長をＬとし、伝送レートをＲとする。次に、「Timer=Timer+T」とし（ステップＰ４）、混雑度Occuを取得する（ステップＰ５）。なお、この混雑度の算出方法自体は、従来の技術を用いることができる。例えば、“無線LANの混雑度並びに遅延特性の測定実験について 〜 ヘテロジニアス無線に向けた基礎データの取得 〜 福原忠行  他,電子情報通信学会技術研究報告. SR, ソフトウェア無線 109(442), 175-182, 2010-02-24”である。
【００４３】
次に、「OccuSum =OccuSum+Occu」として（ステップＰ６）、「Timer-Timer Old >γｔ」であるかどうかを判断する（ステップＰ７）。「Timer-Timer Old >γｔ」でない場合は、ステップＰ３へ遷移する。一方、ステップＰ７において、「Timer-Timer Old >γｔ」である場合は、「OccuOut=OccuSum/γｔ」とし（ステップＰ８）、「Timer Old=Timer, OccuSum=0」として（ステップＰ９）、「OccuOut」を出力する。
【００４４】
このように、Ｗｉ−Ｆｉの混雑度を算出するので、Ｗｉ−Ｆｉ区間における再送や制御パケットのリソース消費の影響を考慮することが可能となる。無線インタフェースをＷｉ−Ｆｉに限定した場合に有効な手法である。
【００４５】
図６は、データ判断部２８がＤＨＣＰ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒ応答をする場合の動作を示すフローチャートである。ここでは、新規に接続要求をしてきたユーザ端末に対して、モバイルルータ３のＤＨＣＰサーバ、非孤立地域のＤＨＣＰサーバのどちらがＩＰアドレスを割り振るかに応じて、通信処理を行なうか、それとも蓄積処理を行なうかを決定する。非孤立地域のＤＨＣＰサーバがＩＰアドレスを割り振る場合は、通信処理となる。一方、モバイルルータ３のＤＨＣＰサーバがＩＰアドレスを割り振る場合は、蓄積処理となる。
【００４６】
また、既に接続済みのユーザ端末に対して、受信したデータフレームの宛先ＩＰアドレスがモバイルルータであるか否かに応じて、通信処理を行なうか、それとも蓄積処理を行なうかを判定する。受信したデータフレームの宛先ＩＰアドレスがモバイルルータでない場合は、通信処理を行なう一方、受信したデータフレームの宛先ＩＰアドレスがモバイルルータである場合は、蓄積処理を行なう。
【００４７】
図６において、まず、「DHCP Discover」を受信する（ステップＱ１）。次に、「判断frag=1」であるかどうかを判断する（ステップＱ２）。「判断frag=1」でない場合は、通信処理を行ない、ルーティング部３０へ振り分けて（ステップＱ３）、終了する。一方、ステップＱ２において、「判断frag=1」である場合は、蓄積処理を行ない、送信元に「DHCP Offer」を返信して（ステップＱ４）、終了する。
【００４８】
図７は、データ判断部２８が蓄積処理をすると判断した場合に、無線フレームの送信元に蓄積処理をしたことを通知する動作を示すフローチャートである。リンク容量の差が一定値を超えるなど、判断基準を満たした場合、それ以降は「Beacon」の「vendor-specificフィールド」の所定の位置にビットを立てる。この「Beacon」を受信した端末は、上記のビットが立っているかどうかを認識し、ビットが立っている場合は、新規に接続した時、蓄積処理がされると判断する。
【００４９】
図７において、「判断frag=1」であるかどうかを判断する（ステップＲ１）。「判断frag=1」でない場合は、終了し、「判断frag=1」である場合は、以降は「Beacon」の「vendor-specificフィールド」の所定の位置にビットを立てて（ステップＲ２）、終了する。
【００５０】
図８は、データ判断部２８が一方のリンクにおけるスループットが理論最大値から所定の閾値まで増加した時に、蓄積処理をする動作を示すフローチャートである。図８において、「判断frag=0」とし、入力をマージンγとする（ステップＵ１）。次に、無線品質情報を受信し（ステップＵ２）、（片方の最大理論スループット）−（もう一方の実測スループット）が、閾値γ以上であるかどうかを判断する（ステップＵ３）。（片方の最大理論スループット）−（もう一方の実測スループット）が、閾値γ以上でない場合は、終了し、（片方の最大理論スループット）−（もう一方の実測スループット）が、閾値γ以上である場合は、「判断frag=1」として（ステップＵ４）、終了する。なお、閾値γを０以下とすると、「一方がもう一方の理論値以上となったとき」となる。
【００５１】
なお、実測スループットでなく、図４で示したＴＣＰのシーケンス番号の増加や、図５で示したＷｉ−Ｆｉの混雑度から計算されるスループットを用いることも可能である。すなわち、図４で示したＴＣＰのシーケンス番号の増加については、「TCP SEQの増加量のスループット換算は、スループット＝Seq_inc * 8  [bps]」とする。また、図５で示したＷｉ−Ｆｉの混雑度については、「Wi-Fi混雑度のスループット換算は、スループット＝FLOOR（（1−OccuOut）／（1データパケット当たりの伝送時間＋パケット毎に規定された待ち時間））とすることができる。「FLOOR()」は、小数点以下の切り捨てを表す。ただし、（1データパケット当たりの伝送時間）の計算には、無線フレーム長［bps］とＭＣＳが必要であり、ここでは、最大のMTUサイズおよび伝送レートが得られると仮定して計算する。
【００５２】
このように計算することによって、リンク容量の限界まで通信処理を行なうことができる。蓄積処理よりも通信処理を選択し易いため、無線通信環境が良好であれば、最も通信効率を高めることが可能である。無線通信環境が劣悪である場合は、成功しない通信処理を繰り返し、効率が低下することになりかねないため、無線通信環境が良好である場合に有効な手法と言える。
【００５３】
図９は、データ判断部２８が混雑度から算出されるスループットを比較する動作を示すフローチャートである。図９において、まず、「判断frag=0」とし、入力をマージンγとする（ステップＷ１）。次に、無線品質情報を受信し（ステップＷ２）、（片方のＷｉ-Ｆｉ混雑度スループット）−（もう一方のＷｉ−Ｆｉ混雑度スループット）が、閾値γ以上であるかどうかを判断する（ステップＷ３）。（片方のＷｉ-Ｆｉ混雑度スループット）−（もう一方のＷｉ−Ｆｉ混雑度スループット）が、閾値γ以上でない場合は、終了し、（片方のＷｉ-Ｆｉ混雑度スループット）−（もう一方のＷｉ−Ｆｉ混雑度スループット）が、閾値γ以上である場合は、「判断frag=1」として（ステップＷ４）、終了する。
【００５４】
なお、上述したように、「Wi-Fi混雑度のスループット換算は、スループット＝FLOOR（（1−OccuOut）／（1データパケット当たりの伝送時間＋パケット毎に規定された待ち時間））である。FLOOR（）は小数点以下の切り捨てを表す。ただし、（1データパケット当たりの伝送時間）の計算には、無線フレーム長［bps］とＭＣＳとする。
【００５５】
このように計算することによって、片方のリンクで無線区間が混雑しているなど、無線通信環境が悪い場合を考慮して、その分を蓄積処理で補うことが可能となる。
【００５６】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、リンク容量の差に応じて、通信処理と蓄積処理とを切り替えることが可能となる。その結果、ＵＡＳ（無人航空機システム）の限られたバッテリ、すなわち飛行時間内で、より多くのデータを取得することが可能となる。また、ＵＡＳが移動し、孤立地域の上空に来た場合は、蓄積処理のみを行なうことができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る無線中継システムの概略構成を示す図である。本実施形態では、ＷＤＳ（Wireless Distribution System）で操作するＡＰと、蓄積装置のみから構成される。図１０において、中継装置３−１は、アクセスポイント３−１ａと、ＤＴＮ用蓄積装置３ｃと、を備える。すなわち、この中継装置３−１は、ＷＤＳで動作し、ＵＡＳがアクセスポイントとなる。この構成により、ステーション機能を削除することができるので、装置構成が簡易となる。
【００５８】
以上、本実施形態によれば、無線リンクの容量に応じて、通信処理または蓄積処理の選択を行なうことが可能となる。その結果、高速な無線リンクの利用配分を最適化する制御を行なうことが可能となる。
【００５９】
なお、蓄積処理を行なった場合は、アプリケーション層から送信元へリアルタイム通信を行なう通信処理ではなく、蓄積処理を行なったことを通知しても良い。また、ＵＡＳのバッテリの残量や、モバイルルータのバッテリの残量に応じて、通信処理または蓄積処理を切り替える構成を取ることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
３  モバイルルータ
３−１  中継装置
３−１ａ  アクセスポイント
３ａ  ステーション
３ｂ  アクセスポイント
３ｃ  ＤＴＮ用蓄積装置
５  端末
７  アクセスポイント
９  インターネット
２０  無線インタフェース（ＬＡＮ側）
２０  ルーティング部
２２  無線インタフェース（ＷＡＮ側）
２４  無線品質解析部（ＬＡＮ側）
２６  無線品質解析部（ＷＡＮ側）
２８  データ判断部
３０  ルーティング部
【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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