(57)【要約】【課題】複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいて、通信経路の選定に際し、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映させることのできる無線通信端末を得る。【解決手段】無線信号の送受信を行う無線通信手段３０２と、経路情報テーブル３０７、通信経路毎の積算通信コストを保持する通信コストテーブル３０８、及び通信経路毎に定められた重み値３０６を格納した記憶手段３０５と、パケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段３０３と、を備え、無線通信手段３０２は、経路探索パケットを送信又は受信し、通信コスト計算手段３０３は、そのパケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、重み値を乗じた上で、積算通信コストを加算して通信コストテーブル３０８に格納し、無線通信手段３０２は、その経路探索パケットを同報送信する。【選択図】図２
2008160387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ通信機能を有する無線通信端末であって、
無線信号の送受信を行う無線通信手段と、
パケットの中継先を特定するための通信経路情報を保持する経路情報テーブル、通信経路毎の積算通信コストを保持する通信コストテーブル、及び通信経路毎に定められた重み値を格納した記憶手段と、
前記無線通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
を備え、
前記無線通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを送信又は受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記無線通信手段がその要求パケットを受信すると、その要求パケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、前記重み値を乗じた上で、
その要求パケットの最初の送信元から中継元に到達するまでの積算通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納し、
前記無線通信手段は、
その要求パケットが当該通信端末宛でない場合は、その要求パケットを同報送信する
ことを特徴とする無線通信端末。
【請求項２】
前記無線通信手段が、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信した際に、その要求パケットが当該通信端末宛である場合は、
前記無線通信手段は、
後続の要求パケットを所定時間待ち受け、
前記通信コスト計算手段は、
前記通信コストテーブルを参照して、積算通信コストが最も少ない通信経路を特定し、
前記無線通信手段は、
その通信経路に向けて、通信経路の積算通信コストを算出した旨の応答パケットを送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記無線通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出した旨の、当該通信端末以外に宛てた応答パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記無線通信手段がその応答パケットを受信すると、前記経路情報テーブルに、その応答パケットの中継元を中継先とするエントリを格納し、
前記通信コストテーブルを参照して、積算通信コストが最も少ない通信経路を特定し、
前記無線通信手段は、
その通信経路に向けてその応答パケットを送信する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信端末。
【請求項４】
異なる通信媒体間の通信を中継する中継器であって、
中継対象の通信媒体毎に、その通信媒体に対応した通信手段を備えるとともに、
パケットの中継先を特定するための通信経路情報を保持する経路情報テーブル、通信経路毎の積算通信コストを保持する通信コストテーブル、通信経路毎に定められた重み値、及び通信パケットが当該中継器により中継される際の中継コスト値を格納した記憶手段と、
前記通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
を備え、
前記通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記通信手段がその要求パケットを受信すると、その要求パケットの中継元から当該中継器までの通信コストを算出し、
その要求パケットが当該中継器宛でない場合は前記中継コスト値を加算し、
その要求パケットの最初の送信元から中継元に到達するまでの積算通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納し、
前記通信手段は、
その要求パケットが当該中継器宛でない場合は、その要求パケットを同報送信する
ことを特徴とする中継器。
【請求項５】
前記通信手段が、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを受信した際に、その要求パケットが当該中継器宛である場合は、
前記通信手段は、
後続の要求パケットを所定時間待ち受け、
前記通信コスト計算手段は、
前記通信コストテーブルを参照して、積算通信コストが最も少ない通信経路を特定し、
前記通信手段は、
その通信経路に向けて、通信経路の積算通信コストを算出した旨の応答パケットを送信する
ことを特徴とする請求項４に記載の中継器。
【請求項６】
前記通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出した旨の、当該中継器以外に宛てた応答パケットを受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記通信手段がその応答パケットを受信すると、前記経路情報テーブルに、その応答パケットの中継元を中継先とするエントリを格納し、
前記通信コストテーブルを参照して、積算通信コストが最も少ない通信経路を特定し、
前記通信手段は、
その通信経路に向けてその応答パケットを送信する
ことを特徴とする請求項５に記載の中継器。
【請求項７】
前記記憶手段は、
前記中継コスト値として、有線通信媒体と無線通信媒体の間の通信を中継する際のコスト値を格納した
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の中継器。
【請求項８】
前記中継コスト値は、
有線通信媒体から無線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を正値とし、
無線通信媒体から有線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を負値とした
ことを特徴とする請求項７に記載の中継器。
【請求項９】
前記通信手段が通信パケットを受信した際に検出可能な物理量、又は通信媒体の通信品質を表すパラメータに基づき、前記中継コスト値を決定する中継コスト決定手段を備えた
ことを特徴とする請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の中継器。
【請求項１０】
前記重み値又は前記中継コスト値の値を入力し、前記記憶手段に格納するための入力手段を備えた
ことを特徴とする請求項４ないし請求項９のいずれかに記載の中継器。
【請求項１１】
前記通信手段は、前記中継コスト値が更新された際に、その値を同報送信する
ことを特徴とする請求項４ないし請求項１０のいずれかに記載の中継器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の通信端末と、
請求項４ないし請求項１１のいずれかに記載の中継器とを、それぞれ１ないし複数備えた
ことを特徴とする通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ通信機能を有する無線通信端末、異なる通信媒体間の通信を中継する中継器、及びこれらを有する通信ネットワークシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、『中継経路全体で最小の伝搬損失となる経路を選定し、干渉に対して頑強な中継経路を設定可能な無線ネットワークを提供する。』ことを目的とした技術として、『コアノードは中継経路設定パケットを放出し、各ノードは当該パケットの受信により当該パケットを放出したノードと自ノードとの間の伝搬損失を推定する（ステップＳ２）。同時に、当該パケットに含まれるメトリックを参照し、伝搬損失とメトリックとの和によって伝搬損失が最小となる中継先基地局を選定する（ステップＳ１〜Ｓ７）。ここで、メトリックはコアノードから当該中継経路パケットを放出したノードまでの合計の伝搬損失を表す。各基地局は上記の作業を自律的に行う。』というものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３３８１５号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
無線通信によるネットワークにおいては、干渉などの影響により経路によって伝搬損失が大きく異なる。この場合、ホップ数が最小となる経路は必ずしも品質が安定し、通信が良好な経路ではない。
特にホップ数を最小にしようとすると、遠方にある無線通信端末同士が微弱な電波で通信を行おうとするため、電波状況の時間変化によって、通信の断絶を繰り返すという事態が発生する。
【０００４】
この点に関し、特許文献１に記載された技術では、ホップ数による判断に替えて、ノード間の伝搬損失を推定し、その総和が最小となるような通信経路を選定する方法が提案されている。
しかし、この方法は、通信媒体が全て同一である場合には有効であるが、電力線と無線の混在しているネットワークなど複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいては、それぞれの伝搬損失を統一的に扱うことが難しいという課題がある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、複数の異なる通信媒体を含むネットワークにおいて、通信経路の選定に際し、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映させることのできる無線通信端末、中継器、及びこれらを有する通信ネットワークシステムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る無線通信端末は、
マルチホップ通信機能を有する無線通信端末であって、
無線信号の送受信を行う無線通信手段と、
パケットの中継先を特定するための通信経路情報を保持する経路情報テーブル、通信経路毎の積算通信コストを保持する通信コストテーブル、及び通信経路毎に定められた重み値を格納した記憶手段と、
前記無線通信手段が受信したパケットに基づき、そのパケットが経由した通信経路の積算通信コストを算出する通信コスト計算手段と、
を備え、
前記無線通信手段は、
通信経路の積算通信コストを算出して応答すべき旨の要求パケットを送信又は受信し、
前記通信コスト計算手段は、
前記無線通信手段がその要求パケットを受信すると、その要求パケットの中継元から当該通信端末までの通信コストを算出し、前記重み値を乗じた上で、
その要求パケットの最初の送信元から中継元に到達するまでの積算通信コストを加算して前記通信コストテーブルに格納し、
前記無線通信手段は、
その要求パケットが当該通信端末宛でない場合は、その要求パケットを同報送信する
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る無線通信端末によれば、それぞれの通信媒体の定性的又は定量的な特性を反映し、自律分散的にパケットの通信経路を決定することにより、妨害源によって通信経路を遮断されても、新たな通信経路を発見することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるネットワークの構成図である。
図１において、一般家庭用の住居１０１の屋内にホームネットワークが形成され、無線を用いて通信を行う無線通信路１０３、１０９、及び１１０と、電力線を用いて通信を行う電力線通信路１０６とが混在している。
無線通信を行う通信端末は、電子レンジ１０２や洗濯機１１１などの家電製品である。
また、無線電力線中継器１０４及び１０８は、無線通信路を介した通信を受け付けて電力線通信路１０６に転送する中継機能を備える。
電子レンジ１０２は、無線通信路１０３を介して無線電力線中継器１０４に接続されている。また、洗濯機１１１は、無線通信路１０９を介して無線電力線中継器１０８に接続されている。さらに、電子レンジ１０２と洗濯機１１１は、無線通信路１１０で直接接続されている。
無線電力線中継器１０４は、電源端子１０５を介して電力線通信路１０６に接続され、無線電力線中継器１０４は、電源端子１０７を介して電力線通信路１０６に接続されている。
【０００８】
図１のようなネットワーク構成において、無線通信路による通信だけでは、妨害物の影響を受ける可能性がある。
例えば、電子レンジ１０２から洗濯機１１１にデータ送信する場合を考える。
無線通信路１１０を介してデータを送信しようとすると、通信電波が床や壁などの部材を通過することになり、通信品質の低下が懸念される。通信品質の低下とは、スループットの低下、パケットエラー率の上昇、微妙な電波環境の変化による通信断絶の危険性の上昇などである。
そこで、電子レンジ１０２は、無線通信路１０３を介して無線電力線中継器１０４にパケットを伝送し、無線電力線中継器１０４は、電子レンジ１０２より受信したパケットを、電源端子１０５を介して、電力線通信路１０６経由で階下の無線電力線中継器１０８に中継する。
中継器１０８は、電力線通信路１０６を経由したパケットを、電力端子１０７を介して受信し、無線通信路１０９を介して宛先の洗濯機１１１に伝達する。
このように電力線通信路１０６を経由してパケットを伝送させることにより、床や壁などの部材を通過して無線伝送するよりも、より安定した通信を行うことができる。
【０００９】
図２は、パケットの通信経路の決定方法を説明するものである。
図２において、通信端末２００１、２００２、２００３、２００４が、それぞれ通信経路２００６、２００７、２００８、２００９によってつながっている。
ここでは、通信端末２００１から通信端末２００３に向かうための通信経路を決定する場合の手順について説明する。
【００１０】
（ステップ１）
初期状態では、通信端末２００１は通信端末２００３に至る通信経路を知らないものとする。
通信端末２００１は、通信端末２００３までの通信経路を知っている通信端末がいないかどうかを確認するため、経路探索パケットを同報送信する。
経路探索パケット２００５は通信端末２００４に向けて送信され、経路探索パケット２０１０は通信端末２００２に向けて送信される。
（ステップ２）
通信端末２００４は、経路探索パケット２００５を受信し、そのパケットの宛先が自分でないことが判明すると、さらに同報送信によって別の通信端末へ経路探索パケット２１０５を送信する。通信端末２００２も同様に経路探索パケット２０１０を受信し、同報送信によって別の通信端末へ経路探索パケット２１０６を送信する。
なお、経路探索パケットを送信する際には、それまでの通信経路の積算通信コスト情報をパケット中に含める。
例えば、通信端末２００２が経路探索パケット２１０６を送信する際には、通信端末２００１から受信したパケットの電波状態などの物理的な測定量から、通信経路２００８の通信コストを算出し、その情報を経路探索パケット２１０６に含めて送信する。通信端末２００４も同様の処理を行う。
（ステップ３）
通信端末２００３は、経路探索パケット２１０５及び２１０６を受信する。このとき、受信したパケットの電波状態などの物理的な測定量から、通信経路２００６及び２００７の通信コストを算出して確定する。
（ステップ４）
また、経路探索パケット２１０５及び２１０６には、通信経路２００８と２００９の通信コスト情報も含まれている。そのため、通信端末２００３は、通信経路２００８と２００９の通信コストも確定することができる。
（ステップ５）
通信端末２００３は、これまでの処理により、通信経路２００９−＞２００６からなる通信経路２４０５の積算通信コストと、通信経路２００８−＞２００７からなる通信経路２４０６の積算通信コストを確定することができる。
（ステップ６）
通信端末２００３は、通信経路２４０５と２４０６のうち、最小の通信コストの方を選択する。
通信経路が定まった後、通信端末２００３は、通信端末２００１に対して経路探索応答パケットを返信する。
経路探索応答パケットは、通信端末２００２を介して通信端末２００１に届けられる。
【００１１】
このように自律分散的にパケットの通信経路を決定することにより、妨害源によって通信経路を遮断されても、新たな通信経路を発見することができる。また、自律分散的に経路探索を行うことにより、通信端末の台数が増え、経路が増えても、１台あたりの負荷の増加を抑えることができる。
【００１２】
実施の形態２．
実施の形態１では、本発明において通信経路を決定する方法の概略を説明した。
本発明の実施の形態２では、本発明に係る無線通信端末の構成及び動作を、より具体的に説明する。
【００１３】
図３は、本実施の形態２に係る無線通信端末３０１の構成を示すブロック図である。
無線通信端末３０１は、無線通信手段３０２、通信コスト計算手段３０３、データ中継手段３０４、記憶手段３０５を備える。
無線通信手段３０２は、無線通信のためのインターフェースを備え、無線通信により通信パケットを送受信する。
通信コスト計算手段３０３は、受信したパケットの電波強度などの物理量から、そのパケットが経由した通信経路の通信品質を表す通信コストを算出する。
データ中継手段３０４は、受信したパケットが自端末宛でない場合に、そのパケットを他の端末へ向けて中継するよう、無線通信手段３０２に指示を出す機能を有する。指示は無線通信手段３０２に対して直接行ってもよいし、通信コスト計算手段３０３を介して行ってもよい。
記憶手段３０５は、通信コスト重み３０６、経路情報テーブル３０７、通信コストテーブル３０８を格納している。
【００１４】
通信コスト重み３０６は、無線通信と電力線通信の相対的なコストの比率を定める値である。
経路情報テーブル３０７は、自端末宛以外の通信パケットを受信した際に、その通信パケットをどの端末宛に中継すればよいかを表す情報を保持している。具体的な構成は、後述の図５で説明する。
通信コストテーブル３０８は、通信経路毎の積算通信コスト情報を保持している。具体的な構成は、後述の図４で説明する。
なお、無線通信手段３０２は、電力線を用いて通信を行う機能を備えても良い。
【００１５】
記憶手段３０５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などの、書込み可能な記憶装置で構成することができる。
通信コスト計算手段３０３とデータ中継手段３０４は、回路デバイスなどのハードウェアにより構成することもできるし、マイコンやＣＰＵ等の演算装置により実行されるソフトウェアとして構成することもできる。
【００１６】
図４は、通信コストテーブル３０８の構成とデータ例を示すものである。
通信コストテーブル３０８は、「送信元」列、「宛先」列、「中継元」列、「積算コスト」列、を有する。
「送信元」列には、経路探索パケットを最初に同報送信した端末のアドレスが格納される。
「宛先」列には、経路探索パケットにより通信経路を決定しようとしている最終宛先端末のアドレスが格納される。
「中継元」列には、経路探索パケットを自端末に送信した直前の端末のアドレスが格納される。経路探索パケットは通信端末を順に経由して最終宛先端末へ伝搬していくが、自端末に経路探索パケットを送信した直前の端末のアドレスは、本列の値を参照することで分かる。
「積算コスト」列には、経路探索パケットが自端末に到達するまでに経由した通信経路の積算通信コストが格納される。
例えば１行目のデータによれば、端末「０」が端末「４」に宛てて送信したパケットは、端末「１」により中継されて自端末に到達し、それまでの積算通信コストは「１４」であることが分かる。
また、２行目と３行目のデータによれば、端末「０」が端末「４」に宛てて送信したパケットのうち、端末「３」により中継されて自端末に到達したパケットは２種類存在し、それぞれのパケットが経由した通信経路の積算通信コストは「１８」「１３」であることが分かる。
【００１７】
図５は、経路情報テーブル３０７の構成とデータ例を示すものである。
経路情報テーブル３０７は、「宛先」列、「中継先」列、を有する。
「宛先」列には、通信パケットの宛先端末のアドレスが格納される。
「中継先」列には、「宛先」列の値で特定される端末宛に通信パケットを送信する際に、次にその通信パケットを中継すべき宛先が格納される。マルチホップネットワークにおいて、通信パケットは通信端末を経由しながら最終宛先端末へ伝搬していくが、次にどの端末へパケットを中継すればよいかは、本列の値を参照することで分かる。
１行目のデータによれば、端末「４」宛てのパケットを受信した際には、次に端末「３」に宛ててそのパケットを中継すればよいことが分かる。
また、２行目のデータによれば、端末「１」宛てのパケットは、端末「１」に直接送信可能であることが分かる。
【００１８】
図６は、通信経路の決定手順のうち、経路探索パケットの送信手順を説明するものである。
図６において、通信端末６００〜６０４までの５つの端末が無線通信ネットワークを形成している。初期状態では、各通信端末の経路情報テーブル３０７及び通信コストテーブル３０８は空であり、通信コスト重み３０６の値は設定済みであるものとする。
以下、各ステップについて説明する。
【００１９】
（ステップ１）
通信端末６００は、通信端末６０１、６０２、６０３と接続されている。
通信端末６０１は、通信端末６００、６０４と接続されている。
通信端末６０２は、通信端末６００、６０３と接続されている。
通信端末６０３は、通信端末６００、６０４と接続されている。
通信端末６０４は、通信端末６０１、６０３と接続されている。
また、各通信端末間の通信経路の通信コストは、図６の（ステップ１）に示すとおりである。これらの通信コストは、あらかじめ判明しているものではないが、各通信端末がパケットを受信した際に、受信電力などによって、そのパケットが経由した通信経路の通信コストを算出することができるものとする。
なお、説明の簡略化のため、同図中に示す通信コストの値は、通信コスト重み３０６を乗算済みのものとする。
（ステップ２）
通信端末６００は、通信端末６０４にデータを送信するため、通信端末６０４宛ての通信経路を決定する必要がある。そのため、経路探索パケットを通信端末６０４に宛てて同報送信する。
通信端末６００が送信した経路探索パケットは、通信端末６０１、６０２、６０３に到達する。さらに、通信端末６０２は、受け取った経路探索パケットを通信端末６０３に送信する。
（ステップ３）
経路探索パケットを受け取った各通信端末は、受信電力などからそのパケットが経由した通信経路の通信コストを算出する。ここでは（ステップ１）に示した各値が算出されたものとする。
算出した通信コストは、通信経路毎に通信コストテーブル３０８に格納される。
「送信元」列には、通信端末６００のアドレスが格納される。
「宛先」列には、通信端末６０４のアドレスが格納される。
「中継元」列には、経路探索パケットを自端末に送信した直前の端末のアドレスが格納される。例えば、通信端末６０３の場合には、通信端末６００から送信されたパケットと、通信端末６０２から送信されたパケットの２つが到達するため、それぞれに対応した値が格納される。
「積算コスト」列には、経路探索パケットが自端末に到達するまでに経由した通信経路の積算通信コストが格納される。通信端末６０３の場合には、上述の２通りの通信経路それぞれに対応した値が格納される。
（ステップ４）
通信端末６０１と６０３は、経路探索パケットを通信端末６０４宛に送信する。通信端末６０４は、最初の自端末宛の経路探索パケットを受信すると、自端末宛の経路探索パケットを一定時間受け付ける。
通信端末６０４は、経路探索パケットの宛先が自端末であるため、この段階で各通信経路の積算通信コストを確定し、通信コストテーブル３０８に格納する。
通信端末６０４の通信コストテーブル３０８には、以下の３つの通信経路の積算通信コストが格納されることになる。
（１）通信端末６００−＞６０１−＞６０４の経路（積算コスト＝１４）
（２）通信端末６００−＞６０２−＞６０３−＞６０４の経路（積算コスト＝１８）
（３）通信端末６００−＞６０３−＞６０４の経路（積算コスト＝１３）
【００２０】
次に、経路探索応答パケットの送信手順について説明する。
【００２１】
図７は、図６のステップ４の後、通信端末６０４が経路探索応答パケットを送信する手順を説明するものである。以下、各ステップについて説明する。
【００２２】
（ステップ１）
通信端末６０４は、自端末宛の経路探索パケットを一定時間待ち受けた後、通信コストテーブル３０８の「積算コスト」列の値が最も小さいエントリを確定する。ここでは、通信端末６００−＞６０３−＞６０４の経路（積算コスト＝１３）が、最も積算コストが小さいことが分かる。
次に、通信端末６０４は、確定したエントリの「中継元」列の値を読み取り、その通信端末宛に経路探索応答パケットを送信する。ここでは、通信端末６０３宛に送信することになる。
（ステップ２）
通信端末６０３は、通信端末６０４が送信した経路探索応答パケットを受信する。
この時点で、通信端末６０３と６０４の間の通信経路が確定されるので、通信端末６０３は、経路情報テーブル３０７にその情報を格納する。
「宛先」列には、通信端末６０４のアドレスが格納される。
「中継先」列には、通信端末６０４のアドレスが格納される。
（ステップ３）
通信端末６０３は、経路情報テーブル３０７にエントリを格納した後、通信コストテーブル３０８の「積算コスト」列の値が最も小さいエントリを確定する。ここでは、通信端末６００宛の経路（積算コスト＝５）が、最も積算コストが小さいことが分かる。
次に、通信端末６０３は、確定したエントリの「中継元」列の値を読み取り、その通信端末宛に経路探索応答パケットを送信する。ここでは、通信端末６００宛に送信することになる。
（ステップ４）
通信端末６００は、通信端末６０３が送信した経路探索応答パケットを受信する。
この時点で、通信端末６００と６０３の間の通信経路が確定されるので、通信端末６００は、経路情報テーブル３０７にその情報を格納する。
ここでは、「宛先」列に通信端末６０４のアドレスを格納し、「中継先」列に通信端末６０３のアドレスを格納する。
【００２３】
以上説明した図６〜図７の手順により、通信端末６００は、通信端末６０４宛の通信経路を確定することができる。
なお、複数の宛先端末に関する経路探索パケットや経路探索応答パケットがネットワークを流れる場合は、通信コストテーブル３０８の「送信元」列の値で、各パケットを識別すればよい。
【００２４】
以上、通信ネットワーク内における通信経路の決定手順を概観したが、次に、通信端末単体の動作について、パケットの構成とフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図８は、経路探索パケットの構成について示したものである。
経路探索パケットは、宛先アドレス８０１、送信元アドレス８０２、中継先アドレス８０３、中継元アドレス８０４、パケットＩＤ情報８０５、積算コスト情報８０６を有する。
宛先アドレス８０１には、経路探索の対象となる宛先端末のアドレスが格納される。当該経路探索パケットは、この値で特定される端末への通信経路を決定するためのパケットであることを表す。
送信元アドレス８０２には、当該経路探索パケットを最初に送信した端末のアドレスが格納される。
中継先アドレス８０３には、当該経路探索パケットを次に送信する宛先端末のアドレスが格納される。同報送信の場合には、ブロードキャストアドレスなどを格納すればよい。
中継元アドレス８０４には、当該経路探索パケットを直前に送信した端末のアドレスが格納される。
パケットＩＤ情報８０５には、当該経路探索パケットを識別するための一意のＩＤ番号が格納される。この値により、同じＩＤの経路探索パケットを何度も同報送信することを防止することができる。
積算コスト情報８０６には、当該経路探索パケットを最初に送信した端末から、当該経路探索パケットを直前に送信した端末までの、積算通信コストが格納される。
【００２６】
図９は、経路探索応答パケットの構成について示したものである。
経路探索応答パケットは、送信元アドレス９０１とパケットＩＤ情報９０２を有する。
送信元アドレス９０１には、経路探索パケットを最初に送信した端末のアドレスが格納される。
パケットＩＤ情報９０２には、経路探索応答パケットを識別するための一意のＩＤ番号が格納される。
【００２７】
図１０は、経路探索パケットを受信した場合の通信端末３０１の動作を示した例である。以下、各ステップについて説明する。
【００２８】
（Ｓ１００１）
無線通信手段３０２が、経路探索パケットを受信する。
（Ｓ１００２）
通信コスト計算手段３０３は、経路探索パケットを中継した直前の通信端末との間の通信経路の通信コストを計算する。これは例えば、電波強度やパケットエラー率、スループットによって算出することができる。
（Ｓ１００３）
通信コスト計算手段３０３は、ステップＳ１００２で算出した通信コストに対して、使用している通信経路毎にあらかじめ定められた通信コスト重み３０６を乗じる。
通信コスト重み３０６の値は、０〜１の値をとり、通信状態の良好な通信経路に関しては小さな値、通信状態の悪い通信経路に関しては大きな値が設定されている。
本実施の形態２では、説明の簡略化のため無線通信の例のみを示しているが、有線・無線が混在する通信ネットワークにおいては、有線通信路における通信コスト重み３０６の値を小さくし、無線通信路における値を大きくする、というルールにしてもよい。
このように、通信媒体ごとに重みを変えることにより、通信コストの小さい通信経路が選択されやすくなるので、優先使用する通信媒体を間接的に指定することができる。
（Ｓ１００４）
通信コスト計算手段３０３は、図６のステップ３〜ステップ４で説明した手順により、通信コストテーブル３０８を更新する。
「送信元」列の値は、受信した経路探索パケットの送信元アドレス８０２とする。
「宛先」列の値は、受信した経路探索パケットの宛先アドレス８０１とする。
「中継元」列の値は、受信した経路探索パケットの中継元アドレス８０４とする。
「積算コスト」列の値は、ステップＳ１００３で求めた通信コストに、受信した経路探索パケットの積算コスト情報８０６の値を合算した値とする。
（Ｓ１００５）
データ中継手段３０４は、受信した経路探索パケットの宛先アドレス８０１を確認して、自端末宛か否かを確認する。
自端末宛である場合は、経路探索パケット受信処理を終了し、図７で説明した経路探索応答パケット送信処理に移行する。自端末宛でない場合は、ステップＳ１００６に進む。
（Ｓ１００６）
データ中継手段３０４は、経路探索パケットを同報送信するように、無線通信手段３０２へ指示を出す。指示は通信コスト計算手段３０３を介して行ってもよいし、直接無線通信手段３０２を制御してもよい。
【００２９】
このような自律分散的な経路探索パケットの中継を行うことにより、経路探索を行うための個々の通信端末の労力を、ネットワーク全体の端末に分散化することができる。
【００３０】
図１１は、経路探索応答パケットを受信した場合の通信端末３０１の動作を示した例である。以下、各ステップについて説明する。
【００３１】
（Ｓ１１０１）
無線通信手段３０２が、経路探索応答パケットを受信する。
（Ｓ１１０２）
通信コスト計算手段３０３は、図７のステップ２〜ステップ４で説明した手順により、経路情報テーブル３０７を更新する。
「宛先」列の値は、経路探索応答パケットの送信元アドレス９０１とする。
「中継先」列の値は、当該経路探索応答パケットを送信した端末のアドレスとする。
（Ｓ１１０３）
通信コスト計算手段３０３は、通信コストテーブル３０８を参照して、図７のステップ１〜ステップ３で説明した手順により、経路探索応答パケットの送信先を決定する。
（Ｓ１１０４）
通信コスト計算手段３０３は、ステップＳ１１０３で決定した経路探索応答パケットの送信先に経路探索応答パケットを送信するよう、無線通信手段３０２に指示を出す。
【００３２】
以上、本実施の形態２で説明したように、通信端末３０１は、通信経路を決定する際に経路探索パケットを宛先端末へ送信し、その応答である経路探索応答パケットにより経路を確定するので、通信媒体の種類を問わず、また複数の通信媒体が混在するネットワークにおいても、より通信状態のよい経路を決定することができる。
また、経路探索パケットや経路探索応答パケットが通信経路途中の各端末により中継される過程で、各通信経路の積算通信コストを加算しながらパケットを中継していくので、通信経路の最新の通信状態に基づいて経路を確定することができ、良好な通信状態を維持することができる。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１〜２では、主に通信クライアントとして動作する通信端末の構成と動作を説明した。
本発明の実施の形態３では、主に通信ネットワークの中継地点に設置され、有線通信路と無線通信路の間の中継を行う中継器の構成と動作について説明する。本実施の形態３に係る中継器は、図１の無線電力線中継器１０４及び１０８に相当するものである。
【００３４】
図１２は、本実施の形態３に係る中継器１２０１の構成を示すブロック図である。
中継器１２０１は、無線通信手段１２０２、通信コスト計算手段１２０３、データ中継手段１２０４、記憶手段１２０５、有線通信手段１２０９を備える。
無線通信手段１２０２は、無線通信のためのインターフェースを備え、無線通信により通信パケットを送受信する。
有線通信手段１２０９は、有線通信のためのインターフェースを備え、有線通信により通信パケットを送受信する。
通信コスト計算手段１２０３は、無線通信手段１２０２と有線通信手段１２０９が受信したパケットの電波強度などの物理量から、そのパケットが経由した通信経路の通信品質を表す通信コストを算出する。
データ中継手段１２０４は、受信したパケットが自端末宛でない場合に、そのパケットを他の端末へ向けて中継するよう、無線通信手段１２０２又は優先通信手段１２０９に指示を出す機能を有する。指示は、各通信手段に対して直接行ってもよいし、通信コスト計算手段１２０３を介して行ってもよい。
記憶手段１２０５は、通信コスト重み１２０６、経路情報テーブル１２０７、通信コストテーブル１２０８、中継コスト情報１２１０を格納している。
【００３５】
通信コスト重み１２０６、経路情報テーブル１２０７、通信コストテーブル１２０８の内容は、図３の通信コスト重み３０６、経路情報テーブル３０７、通信コストテーブル３０８と同様であるため、説明を省略する。
中継コスト情報１２１０は、中継器１２０１が経路探索パケットを中継する際に、通信コストに加算する値を表す。通信コストは、本来であれば通信路の状態によって決定されるるものであるが、中継器１２０１は経路探索パケットを中継する際に、意図的に通信コストを加算ないし減算する。これにより、通信経路を間接的に指定することができる。
即ち、経由してほしくない通信経路に向けてパケットを中継する際には中継コストを意図的に高く設定し、好ましい通信経路に向けてパケットを中継する際には中継コストを低く設定しておけば、経路探索パケットで通信経路を決定する際にその設定が反映されるので、結果として好ましい通信経路を経由するように通信経路が決定されることになる。
【００３６】
次に、中継器１２０１単体の動作について、パケットの構成とフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
図１３は、中継コスト情報１２１０の構成を示すものである。
中継コスト情報１２１０は、（１）パケットを無線通信路から受信して無線通信路に送信する場合のコストを表す無線−無線コスト１３０１、（２）パケットを無線通信路から受信して有線通信路に送信する場合のコストを表す無線−有線コスト１３０２、（３）パケットを有線通信路から受信して無線通信路に送信する場合のコストを表す有線−無線コスト１３０３、（４）パケットを有線通信路から受信して有線通信路に送信する場合のコストを表す有線−有線コスト１３０４の４種類のコスト情報を有する。
これらの中継コストの値は、正数でも負数でも良い。また、無線・有線の組み合わせに限らず、受信側通信媒体と送信側通信媒体の組み合わせ毎に中継コスト情報を保持するように構成してもよい。また、これらのコスト値が同じ値であっても良い。
ここでは、有線通信媒体から無線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を正値とし、無線通信媒体から有線通信媒体に向けてのパケットを中継する際の値を負値として構成する。これにより、中継器１２０１が経路探索パケットを中継する際に、有線通信媒体へ向けた経路が選択されやすくなる。
【００３８】
図１４は、中継器１２０１が経路探索パケットを受信した場合の動作について示したものである。以下、各ステップについて説明する。
【００３９】
（Ｓ１４０１）〜（Ｓ１４０５）
図１０のステップＳ１００１〜Ｓ１００５と同様であるため、説明を省略する。
（Ｓ１４０６）
通信コスト計算手段１２０３は、中継コスト情報１２１０を読み取り、経路探索パケットの積算コスト情報８０６に、読み取った値を加算する。
（Ｓ１４０７）
図１０のステップＳ１００６と同様であるため、説明を省略する。
【００４０】
図１５は、図１４のステップＳ１４０６における、中継コストの加算方法についてその手順を示したものである。
通信コスト計算手段１２０３がステップＳ１４０６を開始すると（Ｓ１５０１）、まず、受信側が無線かどうか判断し（Ｓ１５０２）、次に送信が無線かどうか判断する（Ｓ１５０３）（Ｓ１５０４）。これによって加算するコストを決定する。
受信側の通信媒体と送信側の通信媒体を検知し、この組み合わせごとにパケットを分類し、中継コストを加算することにより、例えば、無線−有線コスト１３０２を負数にすることで、有線通信路を経由する通信経路が優先されるようにすることができる。
【００４１】
なお、中継器１２０１自体が経路探索パケットを送信し、その応答である経路探索応答パケットを受信するように構成してもよい。この場合の経路情報テーブル１２０７と通信コストテーブル１２０８の更新手順は、実施の形態２で説明したものと同様である。
【００４２】
以上のように、本実施の形態３に係る中継器１２０１によれば、中継コスト情報１２１０を持つことにより、任意の通信媒体を通過するないしはある通信媒体からある通信媒体へと中継されるパケットのコストを調整することができ、パケットが特定の通信媒体の使用を避けたり、逆に誘導したりさせることができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１６は、本発明の実施の形態４に係る中継器１２０１の構成を示すブロック図である。
本実施の形態４に係る中継器１２０１は、実施の形態３で説明した図１２の構成に加えて、新たに中継コスト決定手段１２１１、入力手段１２１２を備える。
【００４４】
中継コスト決定手段１２１１は、無線および有線の通信品質を自動的に検出し、優先的に使用する通信媒体を決定し、中継コスト情報１２１０の値を決定する。決定したコストは、通信コスト計算手段１２０３に通知される。
【００４５】
入力手段１２１２は、通信コスト重み１２０６又は中継コスト情報１２１０をユーザが任意に設定するためのものである。
ユーザが通信コスト重み１２０６又は中継コスト１２１０の値を入力すると、その値が通信コスト計算手段１２０３に通知される。
【００４６】
通信コスト計算手段１２０３は、記憶手段１２０５に格納されている通信コスト重み１２０６又は中継コスト情報１２１０を更新するとともに、無線通信手段１２０２及び有線通信手段１２０９に指示を出し、その値を同報送信して、他の端末に通知する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態４によれば、通信コスト重み１２０６や中継コスト１２１０を自動的に決定し、又はユーザが入力可能としたので、通信媒体の通信状態やネットワーク構成などに応じて、柔軟に設定を変更することができる。
したがって、中継器１２０１を設置する個々のネットワークに合わせて出荷時設定を変更する必要がなく、製造コストの観点から有利である。また、ユーザが自由に設定変更をすることができるので、設定変更のたびに専門の作業員等がメンテナンス作業を行う必要がなく、メンテナンスコストの観点からも有利である。
また、通信コスト重み１２０６又は中継コスト情報１２１０が更新されると、その値が同報送信されるので、他の通信端末や中継器とその値を自動的に共有することができ、メンテナンスの手間が省ける。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態１におけるネットワークの構成図である。
【図２】パケットの通信経路の決定方法を説明するものである。
【図３】実施の形態２に係る無線通信端末３０１の構成を示すブロック図である。
【図４】通信コストテーブル３０８の構成とデータ例を示すものである。
【図５】経路情報テーブル３０７の構成とデータ例を示すものである。
【図６】通信経路の決定手順のうち、経路探索パケットの送信手順を説明するものである。
【図７】図６のステップ４の後、通信端末６０４が経路探索応答パケットを送信する手順を説明するものである。
【図８】経路探索パケットの構成について示したものである。
【図９】経路探索応答パケットの構成について示したものである。
【図１０】経路探索パケットを受信した場合の通信端末３０１の動作例である。
【図１１】経路探索応答パケットを受信した場合の通信端末３０１の動作例である。
【図１２】実施の形態３に係る中継器１２０１の構成を示すブロック図である。
【図１３】中継コスト情報１２１０の構成を示すものである。
【図１４】中継器１２０１が経路探索パケットを受信した場合の動作について示したものである。
【図１５】図１４のステップＳ１４０６における、中継コストの加算方法についてその手順を示したものである。
【図１６】実施の形態４に係る中継器１２０１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  住居、１０２  電子レンジ、１０３  無線通信路、１０４  無線電力線中継器、１０５  電源端子、１０６  電力線通信路、１０７  電源端子、１０８  無線電力線中継器、１０９  無線通信路、１１０  無線通信路、１１１  洗濯機、２００１〜２００４  通信端末、２００６〜２００９  通信経路、２００５  経路探索パケット、２０１０  経路探索パケット、２４０５  通信経路、２４０６  通信経路、３０１  無線通信端末、３０２  無線通信手段、３０３  通信コスト計算手段、３０４  データ中継手段、３０５  記憶手段、３０６  通信コスト重み、３０７  経路情報テーブル、３０８  通信コストテーブル、６００〜６０４  通信端末、８００  経路探索パケット、８０１  宛先アドレス、８０２  送信元アドレス、８０３  中継先アドレス、８０４  中継元アドレス、８０５  パケットＩＤ情報、８０６  積算コスト情報、９００  経路探索応答パケット、９０１  送信元アドレス、９０２  パケットＩＤ情報、１２０１  中継器、１２０２  無線通信手段、１２０３  通信コスト計算手段、１２０４  データ中継手段、１２０５  記憶手段、１２０６  通信コスト重み、１２０７  経路情報テーブル、１２０８  通信コストテーブル、１２０９  有線通信手段、１２１０  中継コスト情報、１３０１  無線−無線コスト、１３０２  無線−有線コスト、１３０３  有線−無線コスト、１３０４  有線−有線コスト、１２１１  中継コスト決定手段、１２１２  入力手段。
【図１】
2008160387.tif 000003
【図２】
2008160387.tif 000004
【図３】
2008160387.tif 000005
【図４】
2008160387.tif 000006
【図５】
2008160387.tif 000007
【図６】
2008160387.tif 000008
【図７】
2008160387.tif 000009
【図８】
2008160387.tif 000010
【図９】
2008160387.tif 000011
【図１０】
2008160387.tif 000012
【図１１】
2008160387.tif 000013
【図１２】
2008160387.tif 000014
【図１３】
2008160387.tif 000015
【図１４】
2008160387.tif 000016
【図１５】
2008160387.tif 000017
【図１６】
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