(57)【要約】【課題】ユーザがサービス提供者の情報に興味を持った場合にその位置により近づくことができる。【解決手段】１つの無線局のサービスエリア内の各隣接無線局への方位角毎の受信信号電力値を各無線局間で送受信し、自局から各隣接無線局の方位角及び受信信号電力値の隣接無線局テーブルと、当該各隣接無線局のサービスエリア内の無線局である各隣々接無線局の方位角及び受信信号電力値のトポロジテーブルとを生成して格納する。宛先無線局に対する隣接無線局及び宛先無線局までのホップ数を計算してルーティングテーブルとして格納し、自局から無線ネットワーク内の各無線局への距離、方位角及びホップ数を計算して位置情報推定テーブルとして格納する。位置情報推定テーブルに含まれる各無線局への距離、方位角及びホップ数を表示する。【選択図】  図３５
2004289411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線局を備え、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークの制御方法において、
１つの無線局のサービスエリア内の各隣接無線局への所定の方位角毎の受信信号電力値の第１の情報テーブルを各無線局間で送受信するステップと、
上記受信した第１の情報テーブルに基づいて、自局から各隣接無線局の方位角及び受信信号電力値の第２の情報テーブルと、当該各隣接無線局のサービスエリア内の無線局である各隣々接無線局の方位角及び受信信号電力値の第３の情報テーブルとを生成して記憶装置に格納するステップと、
上記第２と第３の情報テーブルに基づいて、所定のルーティング基準により、宛先無線局に対する隣接無線局及び宛先無線局までのホップ数を計算して第４の情報テーブルとして記憶装置に格納するステップと、
上記第２と第３と第４の情報テーブルに基づいて、自局から上記無線ネットワーク内の各無線局への距離、方位角及びホップ数を計算して第５の情報テーブルとして記憶装置に格納するステップと、
上記第５の情報テーブルに含まれる各無線局への距離、方位角及びホップ数のうちの少なくとも１つを表示するステップとを含むことを特徴とする無線ネットワークの制御方法。
【請求項２】
上記表示するステップは、各無線局への距離及び方位角を表す位置を、自局を中心としたトポロジ表示形式で表示することを特徴とする請求項１記載の無線ネットワークの制御方法。
【請求項３】
上記表示するステップは、各無線局へのホップ数を、自局を中心とした同心円の表示形式で表示することを特徴とする請求項１又は２記載の無線ネットワークの制御方法。
【請求項４】
上記第５の情報テーブルに基づいて、自局から宛先無線局までのホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を変化させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の無線ネットワークの制御方法。
【請求項５】
複数の無線局を備え、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークの制御装置において、
１つの無線局のサービスエリア内の各隣接無線局への所定の方位角毎の受信信号電力値の第１の情報テーブルを各無線局間で送受信し、
上記受信した第１の情報テーブルに基づいて、自局から各隣接無線局の方位角及び受信信号電力値の第２の情報テーブルと、当該各隣接無線局のサービスエリア内の無線局である各隣々接無線局の方位角及び受信信号電力値の第３の情報テーブルとを生成して記憶装置に格納し、
上記第２と第３の情報テーブルに基づいて、所定のルーティング基準により、宛先無線局に対する隣接無線局及び宛先無線局までのホップ数を計算して第４の情報テーブルとして記憶装置に格納し、
上記第２と第３と第４の情報テーブルに基づいて、自局から上記無線ネットワーク内の各無線局への距離、方位角及びホップ数を計算して第５の情報テーブルとして記憶装置に格納し、
上記第５の情報テーブルに含まれる各無線局への距離、方位角及びホップ数のうちの少なくとも１つを表示するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする無線ネットワークの制御装置。
【請求項６】
上記制御手段は、各無線局への距離及び方位角を表す位置を、自局を中心としたトポロジ表示形式で表示することを特徴とする請求項５記載の無線ネットワークの制御装置。
【請求項７】
上記制御手段は、各無線局へのホップ数を、自局を中心とした同心円の表示形式で表示することを特徴とする請求項５又は６記載の無線ネットワークの制御装置。
【請求項８】
上記制御手段はさらに、上記第５の情報テーブルに基づいて、自局から宛先無線局までのホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を変化させることを特徴とする請求項５乃至７のうちのいずれか１つに記載の無線ネットワークの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線局を備えた、例えば無線ＬＡＮなどの無線ネットワークにおいてパケット通信を行う、例えばアドホック無線ネットワークなどの無線ネットワークのための制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一時的に特定の地域内に集まった不特定多数の人々の間の通信を無線でサポートするアドホック無線ネットワークでは、例えばインターネットのルータ装置のようなインフラストラクチャが存在しないために、ネットワーク中のユーザが協調してパケットを中継し、ルーティングを行う必要がある。
【０００３】
アドホック無線ネットワークのルーティングとして、例えば、非特許文献１において、ルート探索パケットを送信して経路情報を得る方法（以下、第１の従来例という。）が提案されている。しかしながら、従来例では、全指向性アンテナを用いているために、同一チャンネル干渉が生じやすく、ビットエラーレート（ＢＥＲ）が大きくなり、同時に通信できる通信数が限定されるという問題点があった。
【０００４】
この問題点を解決するために、例えば非特許文献２乃至４に記載されたアレーアンテナの制御装置を用いて、「自局からの信号を各隣接無線局が受信したときの信号強度を含む評価値の測定値を含む、隣接無線局からの信号に基づいて、自局を中心とした方位角毎の各隣接無線局から見た、信号強度を含む評価値を求めた後、各隣接無線局毎に最大の評価値を選択して各隣接無線局との親和度とし、当該親和度と、それに対応する方位角とを含む隣接リンク状態テーブルを生成して保存する、上記隣接リンク状態テーブルに基づいて、相手先の隣接無線局と無線通信を行い、他の無線局と無線通信中である各隣接無線局毎の方位角を含む通信中テーブルを生成して保存し、上記通信中テーブルに基づいて、他の無線局と無線通信中である隣接無線局の方位角に対してヌル点を向ける排他的放射パターンを用いて無線信号を送信すること」を特徴とする無線ネットワークの制御方法（以下、第２の従来例という。）が非特許文献５において提案されている。この第２の従来例の制御方法では、無線アドホックネットワークなどの無線ネットワークにおいて、同一チャンネル干渉を抑圧することができ、同時に通信できる通信数を第１の従来例に比較して増大させ、通信情報量を大きくすることができるという作用効果を有している。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｄ．  Ｂ．  Ｊｏｈｎｓｏｎ，  ｅｔ  ａｌ．，  ”Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  ｉｎ  Ａｄ  Ｈｏｃ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，  ｉｎ  ｂｏｏｋ  ｏｎ  ”Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ”，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ５，  ｐｐ．１５３−１８１，  Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  １９９６。
【非特許文献２】
大平孝，”適応アンテナの民生化にむけて”，平成１１年電気関係学会関西支部連合大会シンポジウム，「最近のマイクロ波・ミリ波技術」，Ｓ８−１，電気学会発行，ｐｐ．Ｓ４１，１９９９年１１月１４日。
【非特許文献３】
大平孝ほか，”マイクロ波信号処理によるアダプティブビーム形成と電子制御導波器（ＥＳＰＡＲ）アンテナの提案”，電子情報通信学会研究技術報告，ＡＰ９９−６１，ＳＡＴ９９−６１，電子情報通信学会発行，ｐｐ．９−１４，１９９９年７月。
【非特許文献４】
田野哲ほか，”Ｍ−ＣＭＡ：マイクロ波信号処理による適応ビーム形成のためのデジタル信号処理アルゴリズム”，電子情報通信学会研究技術報告，ＡＰ９９−６２，ＳＡＴ９９−６２，電子情報通信学会発行，ｐｐ．１５−２２，１９９９年７月。
【非特許文献５】
堀沢伸吾ほか，“適応アンテナを考慮したマルチホップアドホックネットワークの性能評価”，電子情報通信学会研究技術報告，ＲＣＳ２００１−１９，ＣＱ２００１−１９，電子情報通信学会発行，２００１年４月。
【非特許文献６】
大野雄一郎ほか，“アンテナ走査角対ＳＩＮＲ情報に基づくルーチング方式の性能評価”，電子情報通信学会ソサイエテイ大会後援論文集，ＳＢ−３−１，電子情報通信学会発行，２０００年９月。
【非特許文献７】
Ｔ．  Ｗ．  Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ，  ”Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ：  Ａ  Ｎｅｗ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  Ａｄ−ｈｏｃ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＥＥＥ  ＩＣＣ’９８，  Ｊｕｎｅ  １９９８。
【非特許文献８】
小西良弘ほか，“移動通信技術の基礎”，日刊工業新聞社発行，１９９４年１２月。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第２の従来例に示す無線アドホックネットワークを使用することで、インフラレスな場所や被災地においても情報配信サービスを提供することが可能である。しかしながら、ホップ数が増加する毎にスループットや到着率が低下し遅延が増大するため、満足にサービスが受けられない可能性があるという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、アドホック無線ネットワークなどの無線ネットワークにおいて、ホップ数が増大してもユーザが満足でき、あるユーザがサービス提供者の情報に興味を持った場合に、当該サービス提供者の位置により近づくことができる無線ネットワークの制御方法及び制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る無線ネットワークの制御方法は、複数の無線局を備え、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークの制御方法において、
１つの無線局のサービスエリア内の各隣接無線局への所定の方位角毎の受信信号電力値の第１の情報テーブルを各無線局間で送受信するステップと、
上記受信した第１の情報テーブルに基づいて、自局から各隣接無線局の方位角及び受信信号電力値の第２の情報テーブルと、当該各隣接無線局のサービスエリア内の無線局である各隣々接無線局の方位角及び受信信号電力値の第３の情報テーブルとを生成して記憶装置に格納するステップと、
上記第２と第３の情報テーブルに基づいて、所定のルーティング基準により、宛先無線局に対する隣接無線局及び宛先無線局までのホップ数を計算して第４の情報テーブルとして記憶装置に格納するステップと、
上記第２と第３と第４の情報テーブルに基づいて、自局から上記無線ネットワーク内の各無線局への距離、方位角及びホップ数を計算して第５の情報テーブルとして記憶装置に格納するステップと、
上記第５の情報テーブルに含まれる各無線局への距離、方位角及びホップ数のうちの少なくとも１つを表示するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記無線ネットワークの制御方法において、上記表示するステップは、各無線局への距離及び方位角を表す位置を、自局を中心としたトポロジ表示形式で表示することを特徴とする。
【００１０】
また、上記無線ネットワークの制御方法において、上記表示するステップは、各無線局へのホップ数を、自局を中心とした同心円の表示形式で表示することを特徴とする。
【００１１】
さらに、上記無線ネットワークの制御方法において、上記第５の情報テーブルに基づいて、自局から宛先無線局までのホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を変化させるステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る無線ネットワークの制御装置は、複数の無線局を備え、各無線局間で無線通信を行う無線ネットワークの制御装置において、
１つの無線局のサービスエリア内の各隣接無線局への所定の方位角毎の受信信号電力値の第１の情報テーブルを各無線局間で送受信し、
上記受信した第１の情報テーブルに基づいて、自局から各隣接無線局の方位角及び受信信号電力値の第２の情報テーブルと、当該各隣接無線局のサービスエリア内の無線局である各隣々接無線局の方位角及び受信信号電力値の第３の情報テーブルとを生成して記憶装置に格納し、
上記第２と第３の情報テーブルに基づいて、所定のルーティング基準により、宛先無線局に対する隣接無線局及び宛先無線局までのホップ数を計算して第４の情報テーブルとして記憶装置に格納し、
上記第２と第３と第４の情報テーブルに基づいて、自局から上記無線ネットワーク内の各無線局への距離、方位角及びホップ数を計算して第５の情報テーブルとして記憶装置に格納し、
上記第５の情報テーブルに含まれる各無線局への距離、方位角及びホップ数のうちの少なくとも１つを表示するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記無線ネットワークの制御装置において、上記制御手段は、各無線局への距離及び方位角を表す位置を、自局を中心としたトポロジ表示形式で表示することを特徴とする。
【００１４】
また、上記無線ネットワークの制御装置において、上記制御手段は、各無線局へのホップ数を、自局を中心とした同心円の表示形式で表示することを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記無線ネットワークの制御装置において、上記制御手段はさらに、上記第５の情報テーブルに基づいて、自局から宛先無線局までのホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を変化させることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る一実施形態であるアドホック無線ネットワークの構成を示す複数の無線局１−１乃至１−９（総称して、符号１を付す。）の平面配置図であり、図２は、図１の各無線局１の構成を示すブロック図である。
【００１８】
この実施形態の無線通信システムでは、図１に示すように、複数の無線局１が平面的に散在して存在し、各無線局１はそれぞれ、可変ビームアンテナ１０１の利得や送信電力、受信感度などのパラメータで決定される所定のサービスエリアを有し、このサービスエリア内でパケット通信を行うことができ、サービスエリア外の無線局１とパケット通信を行うときは、サービスエリア内の無線局１を中継局として用いてパケットデータを中継することにより、所望の宛先無線局１にパケットデータを伝送する。すなわち、各無線局１は、パケットのルーティングを行うルータ装置を備え、発信端末、中継局、又は宛先端末として動作する。
【００１９】
この実施形態の無線通信システムは、例えば無線ＬＡＮなどのアドホック無線ネットワークのパケット通信システムに適用するものであって、無指向性放射パターンであるオムニパターンと、自局を中心とした水平面内の所定の方位角毎にセクタ形状のメインビームを選択的に変更可能なセクタビームパターンと、上記方位角毎にヌル点を形成可能な排他的セクタパターンとを選択的に切り換え可能な可変ビームアンテナ１０１を備え、
（ａ）自局からのＲＱ（Ｒｅｑｕｅｓｔ）信号を隣接無線局が受信したときの信号電力対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）の測定値を含む、隣接無線局からのＲＥ（Ｒｅｐｌｙ）信号に基づいて予め作成され、自局を中心とした水平面内の所定の方位角毎のサービスエリア内の無線局１から見たＳＩＮＲを含む方位角対ＳＩＮＲテーブル（以下、ＡＳテーブル（Ａｎｇｌｅ−ＳＩＮＲ  Ｔａｂｌｅ）という。）と、
（ｂ）上記ＡＳテーブルの各隣接無線局毎に最大のＳＩＮＲを選択して各隣接無線局との親和度（Ａｆｆｉｎｉｔｙ）とし、当該親和度と、それに対応する方位角及びそのデータの更新時刻とを含む隣接リンク状態テーブル（以下、ＮＬＳテーブル（Ｎｅｉｇｈｂｏｒ  Ｌｉｎｋ−Ｓｔａｔｅ  Ｔａｂｌｅ）という。）と、
（ｃ）当該アドホック無線ネットワークにおいて、自局以外の他の無線局と通信中である隣接無線局毎の方位角に対して所定の待機期間だけヌル点を向ける排他的セクタパターンを用いるために設けられ、既に他の無線局と無線通信中である各隣接無線局毎の方位角と、待機期間終了日時とを含む通信中テーブル（以下、ＯＣテーブル（Ｏｎ−ｇｏｉｎｇ  Ｔａｂｌｅ）という。）と
をデータベースメモリ１５４に格納し、ＮＬＳテーブル及びＯＣテーブルとに基づいて、可変ビームアンテナ１０１の放射パターンを制御しながらパケット通信を行うことを特徴としている。
【００２０】
次いで、図２を参照して、各無線局１の装置構成について説明する。図２において、無線局１は、可変ビームアンテナ１０１と、その指向性を制御するための指向制御部１０３と、サーキュレータ１０２と、データパケット送信部１４０及びデータパケット受信部１３０を有するデータパケット送受信部１０４と、トラヒックモニタ部１０５と、回線制御部１０６と、上位レイヤ処理部１０７とを備える。
【００２１】
送受信すべきデータを処理する上位レイヤ処理装置１０７によって発生されたパケット形式の通信用送信信号データは、送信バッファメモリ１４２を介して変調器１４３に入力され、変調器１４３は、所定の無線周波数の搬送波信号を、拡散符号発生器１６０でＣＤＭＡ方式で発生された所定の通信チャネル用拡散符号を用いて、入力された通信用送信信号データに従ってスペクトル拡散変調して、変調後の送信信号を高周波送信機１４４に出力する。高周波送信機１４４は入力された送信信号に対して増幅などの処理を実行した後、サーキュレータ１０２を介して可変ビームアンテナ１０１から他の無線局１に向けて送信する。一方、可変ビームアンテナ１０１で受信されたパケット形式の通信チャネル用受信信号は、サーキュレータ１０２を介して高周波受信機１３１に入力され、高周波受信機１３１は入力された受信信号に対して低雑音増幅などの処理を実行した後、復調器１３２に出力する。復調器１３２は、入力される受信信号を、拡散符号発生器１６０でＣＤＭＡ方式で発生された通信チャネル用拡散符号を用いて、スペクトル逆拡散により復調して、復調後の受信信号データを上位レイヤ処理装置１０７に出力するとともに、トラヒックモニタのためにトラヒックモニタ部１０５に出力する。
【００２２】
本実施形態においては、指向性アンテナである可変ビームアンテナ１０１は、複数のアンテナ素子とその指向性を制御する制御部１０３に接続され、
（ａ）無指向性放射パターンであるオムニパターンと、
（ｂ）例えば図３に示すように、自局を中心とした水平面内の所定の方位角毎にセクタ形状のメインビームを選択的に変更可能なセクタビームパターンと、
（ｃ）上記方位角毎にヌル点を形成可能な排他的セクタパターンと
を電気的な制御により選択的に切り換え可能なアンテナである。なお、可変ビームアンテナ１０１については、例えば、公知のフェーズドアレーアンテナ装置であってもよいし、もしくは、非特許文献２乃至４に開示された可変ビームアンテナであってもよい。
【００２３】
トラヒックモニタ部１０５は、検索エンジン１５２と、更新エンジン１５３と、データベースメモリ１５４と、クロック回路１５５とを備え、後述のパケット送受信制御処理を実行するとともに、無線局１が他の無線局１とのパケット通信において使用すべき通信チャネルを決定して、決定した通信チャネルに対応する拡散符号の指定データを回線制御部１０６を介して拡散符号発生器１６０に送ることにより、拡散符号発生器１６０が当該指定データに対応する拡散符号を発生するように制御するとともに、決定した通信チャネルに対応するタイムスロットの指定データを回線制御部１０６を介して送信タイミング制御部１４１に送ることにより、送信タイミング制御部１４１が送信バッファメモリ１４２による通信チャネル用送信信号データの書き込み及び読み出しを制御することにより通信チャネル用送信信号が対応するタイムスロットで送信されるように制御する。なお、クロック回路１５５は、現在日時を計時してその情報を、必要に応じて管理制御部１５１に出力する。
【００２４】
トラヒックモニタ部１０５の検索エンジン１５２は、管理制御部１５１の制御によりデータベースメモリ１５４内のデータを検索して検索したデータを管理制御部１５１に返信する。また、更新エンジン１５３は、管理制御部１５１の制御によりデータベースメモリ１５４内のデータを更新する。さらに、データベースメモリ１５４には、ＡＳテーブル、ＮＬＳテーブル、ＯＣテーブル、例えば公知のＲＦＣにおいて開示されている経路制御プログラム（ＲＩＰ）によるルーティングテーブル、無線信号の受信時に一時的にデータを保存するための一時保存テーブルを記憶する。
【００２５】
本実施形態においては、アンテナ放射パターンを単一の通信相手先方向の利得が最大となるように指向性を変化させるセクタビームパターンの実効的な送信ビーム幅を３０度としており、可変ビームアンテナ１０１は、方位角を３０度毎に選択的に変化可能に設定できる。
【００２６】
次いで、ＡＳテーブルの作成方法について説明する。当該アドホック無線ネットワーク内の各無線局は定期的に隣接無線局情報を収集しＡＳテーブルを生成する。隣接無線局情報を収集する自局の無線局（以下、無線局Ｓという。）は、まずブロードキャストパケットを３０度毎に１２方向の方位角でセクタビームパターンにより順に送信する。方位角が１２方向であるのはセクタビームパターンが３６０度すべてをカバーするようするためである。このパケット信号をＲＱ（Ｒｅｑｕｅｓｔ）信号と呼ぶ。ＲＱ信号には、図７に示すように、パケット種別：ＲＱ、ＲＱ信号の送信元無線局のＩＤ（識別番号又は識別符号、以下同様である。）と、送信方位角、待機時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ；単位はミリ秒）が記されている。具体的には、待機時間は１２方向のＲＱ信号の送信が完了するまでの時間である。
【００２７】
なお、図７乃至図１２においては、ＭＡＣ層において用いる各信号のフレームフォーマットを表している。
【００２８】
次いで、ＲＱ信号を受信した周囲の隣接無線局（以下、無線局Ｄという。）は受信時のＳＩＮＲを測定する。無線局Ｄは待機時間の間、このＳＩＮＲの値を一時的に一時保存テーブルに保存しておき、待機時間の終了後に、図８に示すように、パケット種別：ＲＥ、宛先無線局のＩＤ、送信元無線局のＩＤ、ＲＱ信号に記載されていた方位角情報とともにこのＳＩＮＲの値をユニキャストパケット信号でＲＱ信号の送信元である無線局Ｓに返信する。このパケットをＲＥ信号と呼ぶ。ＲＥ信号を送信する際には通常のデータパケットを送信する場合と同じ手順を踏む（なお、データの送信手順については後述する。）。
【００２９】
そして、ＲＥ信号を受信した無線局Ｓは、ＲＥ信号からＲＥ信号の送信元無線局ＩＤ（ここでは、無線局ＤのＩＤ）、方位角情報、そしてＳＩＮＲ情報を取り出し、これらによりＡＳテーブルを生成し又は更新する。無線局ＳのＡＳテーブルの一例を図４に示す。ここで、無線局Ｓ以外、つまり該当ＲＱ信号を送信した無線局と異なる無線局がＲＥ信号を受信した場合には、これを無視するものとする。図４から明らかなように、ＡＳテーブルにおいては、各方位角毎に、各隣接無線局から見たＳＩＮＲのデータが格納されている。
【００３０】
次いで、ＮＬＳテーブルの生成方法について説明する。各無線局は、ＡＳテーブルに記載されている各隣接無線局についてＳＩＮＲ値が最大となる方位角を選び、このＳＩＮＲ値を隣接無線局との間の親和度とする。各無線局はこの方位角と親和度の値を各隣接無線局毎に取り出し、現在日時を更新日時として、ＮＬＳテーブルを生成して更新する。無線局ＳのＮＬＳテーブルの一例を図５に示す。ＮＬＳテーブルには、図５から明らかなように、各隣接無線局毎に、最大のＳＩＮＲ値に対応する方位角、最大のＳＩＮＲ値である親和度、更新日時が格納されている。
【００３１】
本実施形態においては、ＳＩＮＲを測定するためには、他の各無線局１と所定のトレーニングパターンのデータパケットを送受信することによりＢＥＲを測定し、無線通信の変復調方式で決定されるＳＩＮＲに対するＢＥＲ特性のグラフを用いて、ＳＩＮＲに換算する。例えば、ＣＤＭＡ方式を用いるときは、ＳＩＮＲに対するＢＥＲ特性のグラフを用いて換算することができ、例えば、ＱＰＳＫ差動検波方式を用いるときは、所定のＣＮＲに対するＢＥＲ特性のグラフを用いて換算することができる。すなわち、搬送波電力対干渉雑音電力比（以下、ＣＩＮＲという。）を用いるか、もしくはＳＩＮＲを用いるかは、無線システムで使用する変復調方式に依存する。本発明では、同一チャンネル干渉雑音に関する測定値であればよい。
【００３２】
さらに、本実施形態において用いる、アダプティブＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式について説明する。本実施形態において、各無線局１は２次元の閉空間を動き回るものであり、無線通信をする場合は共通の無線チャネルを共有するものとする。各無線局１は３６０度のビーム／ヌル点形成可能なアダプティブアンテナである可変ビームアンテナ１０１を装備しているものとし、実効的な送信ビーム幅は３０度とする。１つの無線局１は送信と受信を同時に行うことはできず、また、複数の異なる送信や複数の異なる受信を行うこともできないものとする。ただし、複数の方向に同じ信号を送信することは可能である。干渉波の方向を知っている場合、受信を行う各無線局は不要な信号による干渉を避けるためにヌル点の形成や調整が可能である。
【００３３】
まず、当該アドホック無線ネットワークにおいて、通信が一つの場合について説明する。初期状態のアイドル状態では、各無線局１はアンテナ放射パターンを無指向性パターンであるオムニパターンにして送受信の待機を行う。
【００３４】
現在多く用いられている無線ＬＡＮ規格であるＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣプロトコル標準では、信頼性のあるデータ通信を実現するためにＲＴＳ−ＣＴＳ−ＤＡＴＡ−ＡＣＫ交換手順を用いる。一方、本方式においては無線局Ｓが無線局Ｄと無線通信をしたい場合には、無線局Ｓは最初に無線局Ｄを含む無線局Ｓの隣接無線局に“無線局Ｓから無線局Ｄへの通信を開始する”旨をＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ−Ｔｏ−Ｓｅｎｄ）信号によりオムニパターンで送信する。このＲＴＳ信号には、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定する信号や本方式のＲＥ信号と同様に、図９に示すように、パケット種別：ＲＴＳ、送信元無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＳのＩＤ）、宛先無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＤのＩＤ）、待機時間の値が含まれている。無線局Ｓのすべての隣接無線局（無線局Ｓへの方向は各自のＡＳテーブル及びＮＬＳテーブルから既知である。）はこの無線局ＳからのＲＴＳ信号を受信する。
【００３５】
このＲＴＳ信号の宛先無線局である無線局ＤがＲＴＳ信号を受信した場合、無線局Ｄは無線局Ｓに対してＤＡＴＡ信号（データ信号）の送信を許可することを伝えるためにＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ−Ｔｏ−Ｓｅｎｄ）信号をオムニパターンで返信する。このＣＴＳ信号には、図１０に示すように、パケット種別：ＣＴＳ、宛先無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＳのＩＤ）と、待機時間の値が含まれている。
【００３６】
次いで、ＲＴＳ信号を送信した無線局である無線局Ｓがその宛先である無線局ＤからのＣＴＳ信号を受信したとき、ＤＡＴＡ信号を送信する。宛先無線局である無線局ＤはＤＡＴＡ信号を受信し、その受信が正常に完了すると確認応答としてＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）信号（肯定応答信号）を無線局Ｓに返信する。無線局ＳはＡＣＫ信号を受信することで一つのＤＡＴＡに関する一連の処理を完了し、アイドル状態に戻る。ここで、ＤＡＴＡ信号には、図１１に示すように、パケット種別：ＤＡＴＡ、送信元無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＳのＩＤ）、宛先無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＤのＩＤ）、待機時間の値、送信すべきデータが含まれている。また、ＡＣＫ信号には、図１２に示すように、パケット種別：ＡＣＫ、宛先無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＳのＩＤ）、待機時間の値が含まれている。
【００３７】
一方、無線局Ｄ以外の無線局（以下、無線局Ａとする。）がＲＴＳ信号を受信した場合には、無線局ＡはＡＳテーブル及びＮＬＳテーブルに基づいてＲＴＳ信号の送信元無線局である無線局Ｓの方位角情報を取得し、ＲＴＳ信号に記載されている待機時間の間だけ無線局Ｓの方向にヌル点を形成する。このような任意の方向にヌル点を形成したようなアンテナ放射パターンを総称して排他的セクタパターンと呼ぶ。この際、無線局Ａは自身のＯＣテーブルにヌル点を作る要因となった無線局（ここでは、無線局Ｓ）とその方向への方位角、そして待機時間が終了する待機時間期間終了日時（＝現在日時＋待機時間）を書き込む。ＯＣテーブルの一例を図６に示す。
【００３８】
また、無線局Ｓ以外がＣＴＳ信号を受信した場合はＲＴＳ信号の場合と同様にしてＣＴＳ信号の送信元無線局の方向に一定期間ヌル点を形成する。
【００３９】
ＲＴＳ信号やＤＡＴＡ信号を送信した無線局Ｓや、ＣＴＳ信号を送信した無線局Ｄはその送信後に一定時間のタイマーを作動させる。無線局Ｓの場合、ＲＴＳ信号を送信後一定時間内にＣＴＳ信号を受信しない場合、及びＤＡＴＡ信号を送信後一定時間内にＡＣＫ信号を受信しない場合には、タイムアウトしたものとしてＲＴＳ信号の送信処理から一連の処理をやり直す。一方、無線局ＤではＣＴＳ信号を送信後一定時間内にＤＡＴＡ信号を受信しない場合には、無線局Ｓへのセクタビームパターンをオムニパターンに戻し、アイドル状態となる。待機時間の期間が終わると、対応するＯＣテーブルのエントリに基づき、他にその方向に待機時間の期間中の通信がなければ、可変ビームアンテナ１０１におけるその方向のヌル点を解除する。
【００４０】
次いで、既に他に通信が行われていることを知っている場合について説明する。無線局Ｓと無線局Ｄが通信中にそれらの周辺にある無線局Ｘと無線局Ｙが無線局Ｘを送信元として通信を行おうとしている場合を図１３に示す。無線局Ｓから無線局Ｄへのセクタビームパターンは図１３のようになっている。ここで、無線局Ｘと無線局Ｙは無線局Ｓや無線局ＤからのＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号を既に受信しており、ＯＣテーブルにそれを登録している。ここで、γｘｙを無線局Ｘから見た無線局Ｙへの方位角の値とすると、無線局Ｘと無線局ＹはそれぞれのＡＳテーブル及びＮＬＳテーブルより、無線局Ｘは方位角γｘｓとγｘｄの値、無線局Ｙは方位角γｙｓとγｙｄの値を知ることができる。まず、無線局Ｘから無線局ＹへのＲＴＳ信号の送信が無線局Ｓや無線局Ｄに影響を与えてしまうような場合、つまり方位角γｘｙがγｘｓやγｘｄと重なってしまう場合には、無線局Ｘは送信をすることが出来ず、アイドル状態で無線局Ｓと無線局Ｄの通信が終了するのを待つ必要がある。そうでない場合、無線局ＸはＲＴＳ信号を送信することができる。この際の無線局Ｘのアンテナ放射パターンは前提条件から、方位角γｘｓとγｘｄの方向にヌル点を形成した排他的セクタパターンである。
【００４１】
同様に、無線局Ｙから無線局Ｘへの排他的セクタパターンが無線局Ｓや無線局Ｄを捉えていない場合、すなわち、方位角γｙｘとγｙｓやγｙｄが重なっていない場合、無線局Ｙは無線局ＸへＣＴＳ信号を送信することができる。以降、無線局Ｘと無線局ＹはセクタビームパターンによりＤＡＴＡ信号及びＡＣＫ信号の送受信を行う。
【００４２】
図１５乃至図２３は、図２のトラヒックモニタ部１０５内の管理制御部１５１によってＭＡＣ層で実行されるパケット送受信制御処理を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、図１５のステップＳ１において、ＯＣテーブルに基づいて、他の無線局が通信中でないとき又はそれを知らないとき、アンテナ放射パターンをオムニパターンに設定し、他の無線局が通信中であるときアンテナ放射パターンを排他的セクタパターンに設定した後、ステップＳ１Ａでアイドリング状態となり、ステップＳ２においてパケットの送信又は受信のイベントが発生したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１に戻る。次いで、ステップＳ３においてパケットの送信又は受信か否かが判断され、送信であるときはステップＳ４に進む一方、受信であるときは図１７のステップＳ２１に進む。ステップＳ４においてＲＱ信号の送信、もしくはＤＡＴＡ信号又はＲＥ信号の送信か否かが判断され、ＲＱ信号の送信であるときはステップＳ５に進む一方、ＤＡＴＡ信号又はＲＥ信号の送信のときは図１６のステップＳ１１に進む。さらに、ステップＳ５において可変ビームアンテナ１０１の方位角ＡＮＧを０度に初期化し、ステップＳ６において、上記指定された方位角ＡＮＧ（度）に対してセクタビームパターンでＲＱ信号を送信し、ステップＳ７においてすべての方位角へのＲＱ信号の送信が終了したか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ８に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻る。ステップＳ８においては、方位角ＡＮＧ（度）を３０度だけインクリメントした後、ステップＳ６に戻る。従って、ステップＳ６乃至Ｓ８の処理では、可変ビームアンテナ１０１の方位角ＡＮＧを３０度ずつインクリメントしながら、セクタビームパターンでＲＱ信号をすべての方位角にわたって送信することになる。本実施形態においては、可変ビームアンテナ１０１の方位角ＡＮＧを３０度ずつインクリメントしながら、セクタビームパターンでＲＱ信号をすべての方位角にわたって送信しているが、これは一例であって、本発明はこれに限らず、可変ビームアンテナ１０１の方位角ＡＮＧを所定の角度ずつインクリメントしてもよい。
【００４４】
図１６は、ＲＴＳ信号とＣＴＳ信号の送受信処理であり、まず、ステップＳ１１においては、宛先無線局への隣接無線局（直接送信のときは、宛先無線局を含む）をルーティングテーブルより取得し、ステップＳ１２において、ＮＬＳテーブルに記載の隣接無線局への方位角がＯＣテーブルにあるエントリの方位角と重なっていないかＯＣテーブルをチェックし、ステップＳ１３において隣接無線局への方位角がＯＣテーブルにあるエントリへの方位角と重なっていないか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１８に進む。ステップＳ１４において隣接無線局に対してＲＴＳ信号をＯＣテーブルに基づいてオムニパターン又は排他的セクタパターンパターンで送信し、ステップＳ１５においてＣＴＳタイムアウトせずに自局宛のＣＴＳ信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１８に進む。ステップＳ１６において隣接無線局に対してＤＡＴＡ信号又はＲＥ信号をＮＬＳテーブルに記載の方位角のセクタビームパターンで送信し、ステップＳ１７においてＡＣＫタイムアウトせずに自局宛のＡＣＫ信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときは図１５のステップＳ１に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、ランダム時間だけ待機した後、図１５のステップＳ１に戻る。
【００４５】
図１７は、受信したパケット信号のパケット種別に基づく分岐処理であり、まず、ステップＳ２１において受信したパケット信号のパケット種別はＲＱであるか否かが判断され、ＹＥＳのときは図１８のステップＳ３１に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において受信したパケット信号のパケット種別はＲＥであるか否かが判断され、ＹＥＳのときは図１９のステップＳ４１に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において受信したパケット信号のパケット種別はＲＴＳであるか否かが判断され、ＹＥＳのときは図２０のステップＳ５１に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において受信したパケット信号のパケット種別はＣＴＳであるか否かが判断され、ＹＥＳのときは図２１のステップＳ６１に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において受信したパケット信号のパケット種別はＤＡＴＡであるか否かが判断され、ＹＥＳのときは図２２のステップＳ７１に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において受信したパケット信号のパケット種別はＡＣＫであるか否かが判断され、ＹＥＳのときは図２３のステップＳ８１に進む一方、ＮＯのときは図１５のステップＳ１に戻る。
【００４６】
図１８は受信したＲＱ信号についての処理であり、まず、ステップＳ３１において受信したＲＱ信号から送信元無線局のＩＤ、送信方位角、及び待機時間を取得し受信時に検出したＳＩＮＲ値とともに送信元無線局毎に一時的に一時保存テーブルに保存し、上記取得した待機時間がセットされた待機時間タイマーをスタートさせた後、ステップＳ３２において待機時間タイマーがタイムアップしたか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ３３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３４に進む。ステップＳ３３においてＲＱ信号の送信元無線局毎に一時保存テーブルに保存しておいた送信方位角情報とＳＩＮＲ値のセット（１つ又は複数）によりＲＥ信号を作成して送信処理に移り、次いで、図１５のステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ３４において同じ送信元無線局からのＲＱ信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ３５に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３２に戻る。これは、同一の無線局からのＲＱ信号の受信が完了するまでは、他の無線局からのＲＱ信号を受信することができないようにするためである。次いで、ステップＳ３５において受信したＲＱ信号から送信方位角及び待機時間を取得し、受信時のＳＩＮＲ値とともに送信元無線局毎に一時的に一時保存テーブルに保存した後、ステップＳ３６において上記取得した待機時間がセットされた待機時間タイマーを再スタートさせ、ステップＳ３２に戻る。
【００４７】
図１９は受信したＲＥ信号の処理であり、ステップＳ４１において受信したＲＥ信号からＲＥ信号の送信元無線局、方位角情報とＳＩＮＲ値のセットを取得し、ＡＳテーブルを更新した後、ＮＬＳテーブルを更新する。なお、新規のときは各テーブルを新規に作成する。次いで、図１５のステップＳ１に戻る。
【００４８】
図２０は受信したＲＴＳ信号の処理であり、まず、ステップＳ５１において受信したＲＴＳ信号は自分宛のＲＴＳ信号か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ５２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ５６に進む。次いで、ステップＳ５２においてＲＴＳ信号の送信元の隣接無線局に対してＣＴＳ信号をＯＣテーブルに基づいてオムニパターン又は排他的セクタパターンパターンで送信した後、ステップＳ５３においてＤＡＴＡタイムアウトせずに自局宛のＤＡＴＡ信号を受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ５４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ５５に進む。ステップＳ５４において隣接無線局に対してＡＣＫ信号をＮＬＳテーブルに記載の方位角のセクタビームパターンで送信した後、図１５のステップＳ１に戻る。一方、Ｓ５５においてランダム時間だけ待機した後、図１５のステップＳ３に戻る。
【００４９】
ステップＳ５６においては、ＮＬＳテーブルにおいて、受信したＲＴＳ信号の送信元無線局があるか否かが判断され、ＹＥＳのときは受信したＲＴＳ信号の送信元無線局が隣接無線局であるときであり、ステップＳ５７に進む一方、ＮＯのときは受信したＲＴＳ信号の送信元無線局が隣接無線局ではなく、又はそれを知らないときであり、ステップＳ５９に進む。ステップＳ５７においては、ＯＣテーブルにおいて、受信したＲＴＳ信号の送信元無線局と、ＮＬＳテーブルに記載の当該送信元無線局への方位角情報及び待機期間終了日時（＝現在日時＋ＲＴＳ信号に記載の待機時間）を格納し、ステップＳ５８において可変ビームアンテナ１０１のアンテナパターンを、ＲＴＳ信号の送信元無線局への方位角方向にヌル点を形成した排他的セクタパターンパターンに設定した後、図１５のステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ５９においては、無条件でＲＴＳ信号に記載の待機時間の間待機した後、図１５のステップＳ３に戻る。
【００５０】
図２１は受信したＣＴＳ信号の処理であり、まず、ステップＳ６１においてＮＬＳテーブルにおいて、受信したＣＴＳ信号の送信元無線局があるか否かが判断され、ＹＥＳのときは受信したＣＴＳ信号の送信元無線局が隣接無線局であるときであり、ステップＳ６２に進む一方、ＮＯのときは受信したＣＴＳ信号の送信元無線局が隣接無線局ではなく、又はそれを知らないときであり、ステップＳ６４に進む。ステップＳ６２においては、ＯＣテーブルにおいて、ＣＴＳ信号の送信元無線局と、ＮＬＳテーブルに記載の当該送信元無線局への方位角情報、及び待機期間終了日時（＝現在日時＋ＣＴＳ信号に記載の待機時間）を格納し、ステップＳ６３において可変ビームアンテナ１０１のアンテナパターンを、ＣＴＳ信号の送信元無線局への方位角方向にヌル点を形成した排他的セクタパターンパターンに設定した後、図１５のステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ６４においては、無条件でＣＴＳ信号に記載の待機時間の間待機した後、図１５のステップＳ３に戻る。
【００５１】
図２２は受信したＤＡＴＡ信号の処理であり、まず、ステップＳ７１においてＮＬＳテーブルにおいて、受信したＤＡＴＡ信号の送信元無線局があるか否かが判断され、ＹＥＳのときは受信したＤＡＴＡ信号の送信元無線局が隣接無線局であるときであり、ステップＳ７２に進む一方、ＮＯのときは受信したＤＡＴＡ信号の送信元無線局が隣接無線局ではなく、又はこれを知らないときであり、ステップＳ７４に進む。ステップＳ７２においては、ＯＣテーブルにおいて、ＤＡＴＡ信号の送信元無線局と、ＮＬＳテーブルに記載の当該送信元無線局への方位角情報、及び待機期間終了日時（＝現在日時＋ＤＡＴＡ信号に記載の待機時間）を格納し、ステップＳ７３において可変ビームアンテナ１０１のアンテナパターンを、ＤＡＴＡ信号の送信元無線局への方位角方向にヌル点を形成した排他的セクタパターンパターンに設定した後、図１５のステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ７４においては、無条件でＤＡＴＡ信号に記載の待機期間の間待機した後、図１５のステップＳ３に戻る。
【００５２】
図２３は受信したＡＣＫ信号の処理であり、まず、ステップＳ８１においてＮＬＳテーブルにおいて、受信したＡＣＫ信号の送信元無線局があるか否かが判断され、ＹＥＳのときは受信したＡＣＫ信号の送信元無線局が隣接無線局であるときであり、ステップＳ８２に進む一方、ＮＯのときは受信したＡＣＫ信号の送信元無線局が隣接無線局でないとき、又はこれを知れないときであり、ステップＳ８４に進む。ステップＳ８２においては、ＯＣテーブルにおいて、ＡＣＫ信号の送信元無線局と、ＮＬＳテーブルに記載の当該送信元無線局への方位角情報、及び待機期間終了日時（＝現在日時＋ＡＣＫ信号に記載の待機時間）を格納し、ステップＳ８３において可変ビームアンテナ１０１のアンテナパターンを、ＡＣＫ信号の送信元無線局への方位角方向にヌル点を形成した排他的セクタパターンパターンに設定した後、図１５のステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ８４において無条件でＡＣＫ信号に記載の待機期間の間待機した後、図１５のステップＳ３に戻る。
【００５３】
図２４は、図２のトラヒックモニタ部１０５内の管理制御部１５１によって割り込み処理で実行される排他的セクタパターン解除処理を示すフローチャートである。
【００５４】
図２４において、まず、ステップＳ９１においてＯＣテーブルにおいて、待機期間が終了した無線局はあるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ９２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ９１に戻る。次いで、ステップＳ９２において該当する無線局に対するヌル点を解除することによりそれに対する排他的セクタパターンパターンを解除し、ステップＳ９３において該当する無線局についてのＯＣテーブルのデータを削除した後、ステップＳ９１に戻る。
【００５５】
図１４は、図１のアドホック無線ネットワークにおいて用いる各信号に対する各状態におけるアンテナ放射パターンを示す図である。
【００５６】
図１４から明らかなように、既存の通信がない場合、もしくは無線局が既存の通信を認識していない場合においては、ＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号の送受信時においては、すべてオムニパターンを用いて行う。また、ＤＡＴＡ信号及びＡＣＫ信号の送受信時においては、送信無線局又は受信無線局はセクタビームパターンを用いるが、アイドル状態にある無線局においては排他的セクタパターンとなっている。一方、既に他に通信が行われていることを知っている場合においては、ＲＴＳ信号及びＣＴＳ信号の送受信時においては、すべて排他的セクタパターンを用いて行う。また、ＤＡＴＡ信号及びＡＣＫ信号の送受信時においては、送信無線局又は受信無線局はセクタビームパターンを用いるが、アイドル状態にある無線局においては排他的セクタパターンとなっている。
【００５７】
本実施形態の制御動作を要約すると、無線局Ｘが無線局Ｙと通信したいものとし、Ｎ個の無線局｛ｎ１，ｎ２，…，ｎＮ｝は既に通信プロセスが進行中であるような、Ｘの隣接無線局の集合であるとする。同様に、Ｍ個の無線局｛ｍ１，ｍ２，…，ｍＭ｝は既に通信プロセスが進行中であるような、Ｙの隣接無線局の集合であるとする。この場合、無線局ＸとＹが通信を開始できる条件は、以下の通りである。
（１）ＸからＹへの指向性ビームがＮ個の無線局｛ｎ１，ｎ２，…，ｎＮ｝を捉えない場合。すなわち、ＸからＹ方向へのビーム方位角γｘｙでカバーされるエリアが方位角γｘｎ１，γｘｎ２，…，γｘｎＮがカバーするエリアと重ならない場合。
（２）ＹからＸへの指向性ビームがＭ個の無線局｛ｍ１，ｍ２，…，ｍＭ｝を捉えない場合。すなわち、ＸからＹ方向へのビーム方位角γｙｘでカバーされるエリアが方位角γｙｍ１，γｙｍ２，…，γｙｍＭがカバーするエリアと重ならない場合。
【００５８】
従って、ＸとＹはそれぞれ選択した方向へＲＴＳ信号／ＣＴＳ信号を送信し、現在通信中のプロセスのある無線局の方向へヌル点を形成する。また、Ｘ−Ｙのセクタビームパターンがカバーする範囲にあるその他のアイドル状態にある無線局は、ＯＣテーブルに基づいて、Ｘの方向とＹの方向にヌル点を向けた排他的セクタパターンで待機することになる。
【００５９】
以上は、主として、図１の無線アドホックネットワークにおけるＭＡＣ層での処理及び無線局１の動作を説明したが、以下では、ＭＡＣ層で取得したＡＳテーブルなどを利用して実行される、ネットワーク層及びアプリケーション層での処理について以下に説明する。なお、以下の説明において、隣接無線局とは自局のサービスエリア内にある無線局をいい、隣々接無線局とは、隣接無線局の隣接無線局をいう。
【００６０】
従来技術の欄で説明したように、無線アドホックネットワークを使用することで、インフラレスな場所（無線通信の基盤が無い場所）や被災地においても情報配信サービスを提供することが可能であるが、ホップ数が増加する毎にスループットや到着率が低下し遅延が増大するため、満足にサービスが受けられない可能性がある。例えば、非特許文献２乃至４に記載のアレーアンテナ装置（指向性アンテナ）可変ビームアンテナ１０１を利用した場合、隣接無線局の方位角情報が分かるため、その情報をトポロジ情報と合わせて交換し合うことで方位角情報を持ったトポロジ構築が可能となる。作成したトポロジをユーザが利用することでユーザビリティ（使用可能性）の向上にも繋がると考えられる。
【００６１】
本実施形態では、可変ビームアンテナ１０１を利用した方位角付きトポロジ構築方法とそのトポロジを利用したサービス方式の提案を行う。現在広く利用されているＩＥＥＥ８０２．１１の標準規格に準拠する無線ＬＡＮシステムでは、ホップ数が増えるに従ってスループットの低下が発生し、パケット到着率も悪化する。つまり、ホップ数が多くなると帯域確保が難しくなり、提供されるサービス品質も悪くなる。そこでアドホックネットワークのサービス提供方式のひとつとして、本実施形態に係る無線ネットワーク（以下、ホタルネットをいう。）を提案する。
【００６２】
本実施形態に係るホタルネットは、指向性アンテナである可変ビームアンテナ１０１を利用したＭＡＣ方式を用いて隣接無線局の方向を取得し、その情報をルーティングプロトコルのトポロジ情報として配布することで、方位角付きトポロジ情報を構築して他無線局の位置推定を可能にする無線アドホックネットワークである。また、実際にサービスを提供する場合に、ホップ数に従ってサービス品質を変える機能を有する。例えば、あるユーザがサービス提供者の情報に興味を持った場合、上位レイヤ処理装置１０７の液晶ディスプレイ１０７ｂにサービス提供者の無線制御局の位置を推定して表示する位置推定表示機能を利用することで容易に近づくことが可能である。また、サービス提供者までのホップ数が少ない程、高品質のサービスを提供するようにしておけば近づくことでユーザのメリットが大きくなると考えられる。
【００６３】
本実施形態に係るホタルネットで使用する可変ビームアンテナ１０１を制御するＭＡＣ方式として、上述のＭＡＣ層でのパケット送受信制御処理（図１５乃至図２４）などを利用して、下記の２つの動作フェーズを有する。
【００６４】
（Ａ）隣接無線局走査フェーズ：各無線局は可変ビームアンテナ１０１を用いてＲＱ信号のパケットを送信して定周期に３６０度の走査を行う。ＲＱ信号のパケットを受信した無線局は、受信時に受信信号電力値を取得し、その情報とＲＱ信号のパケットに含まれた送信方位角情報を付加してＲＥ信号のパケットを用いて応答する。ＲＱ信号のパケットの送信元はＲＥ信号のパケットを受信した後、ＲＥ信号のパケットに付加されている受信信号電力値及び方位角情報を元に、図２５に示すような方位角対受信信号電力値テーブルを作成して、上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納する。図２５の方位角対受信信号電力値テーブルでは、自無線局からの３０度毎の方位角に対して、各隣接無線局から見た受信信号電力値をテーブル形式で格納している。
【００６５】
（Ｂ）データ通信フェーズ：データを送りたい相手の無線局１に対して使用するビーム方位角を、方位角対受信信号電力値テーブルから抽出してその方位角に対してＲＴＳ信号を送出する。ＲＴＳ信号を受信した宛先無線局は、ＲＴＳ信号の送信元アドレスを見て、方位角対受信信号電力値テーブルから方位角を取得し、取得した方位角に対して可変ビームアンテナ１０１を用いてＣＴＳ信号を送出する。ＤＡＴＡ信号及びＡＣＫ信号は上記と同様にして通信を行う。
【００６６】
無線局が移動するアドホックネットワークにおいて効率的にマルチホップ通信を行うためにはルーティングプロトコルが必要であるが、本実施形態に係るホタルネットでは、方位角付きトポロジ構築を目的としているため、リンク状態型ルーティングプロトコルであるＧＳＲ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｔａｔｅ  Ｒｏｕｔｉｎｇ；例えば、非特許文献７参照。）を利用する。また、方位角付きトポロジ情報構築のため、方位角対受信信号電力値テーブルの情報をハローパケットに付加することとする。
【００６７】
本実施形態で用いたハローパケットのフレームフォーマットを図２６に示す。図２６において、パケット長を含むヘッダに続いて、宛先アドレス（宛先無線局のＩＰアドレスである）毎に、そのシーケンス番号及び隣接無線局数、当該隣接無線局数に対応した数の隣接無線局アドレスに対する方位角及び受信信号電力値が格納されている。
【００６８】
次いで、方位角付きトポロジ情報の構築について説明する。本実施形態で用いるルーティングプロトコルにより、無線ネットワークにおける全無線局の隣接無線局情報、及びその無線局間における方位角対受信信号電力値テーブルの情報が得られるので無線局間の距離を算出することが可能となる。受信信号電力値（電力強度）ＰＲと距離ｄの関係は、距離のｎ乗則として以下のように正規化して表すことができる（例えば、非特許文献８参照。）。
【００６９】
【数１】
ＰＲ［ｍＷ］＝γｄ−ｎ
【００７０】
ここで、γは各無線局１の送信電力やアンテナ利得などで予め決められる定数である。また、ｎは一般にｎ＝２である。自無線局と、隣接の隣接無線局（隣々接無線局）との間の距離と角度は、余弦定理に基づいて算出することが可能であり、次式を用いる。
【００７１】
【数２】
2004289411.tif 000003
【００７２】
図２７の例では、自無線局１−Ｎの隣接無線局は１−Ｍであり無線局１−Ｌは直接通信できない無線局（隣々接無線局）の配置となっているが、トポロジ情報から角度（１−Ｌ）−（１−Ｍ）−（１−Ｎ）が１２０度であることが分かる。また、距離Ｌａ，Ｌｂが上記数１で計算できるので、残りの距離Ｌｃを上記数２にて計算することができる。また、同様にして角度（１−Ｎ）−（１−Ｌ）−（１−Ｍ）や角度（１−Ｌ）−（１−Ｎ）−（１−Ｍ）も算出することが可能となっている。このように隣々接無線局の方位角と距離を計算した後、その先の無線局を計算することで、自無線局からの全ての無線局への方位角を算出することが可能となる。
【００７３】
さらに、本実施形態で用いるサービス提供方式について以下に説明する。実際にサービス（動画や、静止画、音声又はテキストデータなど）を提供するとき、サービス提供者の無線局からのホップ数によってサービス品質を変化させる（例えば図２８参照。）。例えば、以下のようにサービス内容を変化させる。
（Ａ）サービス提供者の無線局から１ホップ圏内→高品質のサービス提供（例えば、動画を含むすべてのサービスの提供）。
（Ｂ）サービス提供者の無線局から２〜３ホップ圏内→中品質サービス提供（例えば、静止画や音声のみのサービスの提供）。
（Ｃ）サービス提供者の無線局から４ホップ以上→低品質のサービス提供（例えば、音声又はテキストデータのみのサービスの提供）。
【００７４】
以上のように構成することにより、情報を受信する側でサービス品質を変更することが可能となり、興味がある内容ならば近づくことにより、より一層品質の良いサービスを受けることが可能となる。また、興味の無い情報でも遠ざかることにより、無駄な情報を受信し転送する必要が少なくなる。なお、上記のホップ数の例は一例であり、図２８の例では、以下のように実行されている。
（Ａ）サービス提供者の無線局１−Ｈから１ホップ圏内でのサービスエリアＳＨにおいて、高品質のサービスが当該サービスエリアＳＨ内の各無線局１−ｈに対して提供されている。
（Ｂ）サービス提供者の無線局１−Ｈから２ホップ圏内でのサービスエリアＳＭ１，ＳＭ２において、中品質のサービスが当該サービスエリアＳＭ１，ＳＭ２内の各無線局１−ｍに対して提供されている。
（Ｃ）サービス提供者の無線局１−Ｈから３ホップ圏内でのサービスエリアＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３において、低品質のサービスが当該サービスエリアＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３内の各無線局１−ｌに対して提供されている。
【００７５】
図２９は図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納される隣接無線局テーブルの一例を示す図である。当該隣接無線局テーブルは、図２９に示すように、各隣接無線局の名称毎に、方位角と受信信号電力値の情報が格納されている。
【００７６】
図３０は図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納されるトポロジテーブルの一例を示す図である。当該トポロジテーブルは、図３０に示すように、各隣接無線局の名称毎に、各隣々接無線局に対する方位角及び受信信号電力値の情報が格納されている。
【００７７】
図３１は図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納されるルーティングテーブルの一例を示す図である。当該ルーティングテーブルは、図３１に示すように、自無線局から宛先無線局にルーティングするときに、宛先無線局毎に、隣接無線局と、宛先無線局までのホップ数が格納されている。
【００７８】
図３２は図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納される位置情報推定テーブルの一例を示す図である。当該位置情報推定テーブルは、図３２に示すように、当該無線アドホックネットワークにおいて認識している各無線局毎に、自無線局からの距離、方位角、ホップ数が格納されている。
【００７９】
図３３は図２の上位レイヤ処理装置１０７によってＭＡＣ層において実行される方位角付きトポロジ情報配布処理を示すフローチャートである。図３３において、ＮＯＳＹＮＣ、ＡＳＹＮＣ、ＳＹＮＣは以下の状態をいう。
（Ａ）ＮＯＳＹＮＣ：初期状態であって、自局のトポロジテーブルにおいて無線局の情報が全く無く、隣接無線局からのハローパケットから得られる隣接無線局のトポロジ情報においても自無線局の情報が無い場合をいう。
（Ｂ）ＡＳＹＮＣ：自局のトポロジテーブルにおいて他の無線局の情報があるが、隣接無線局からのハローパケットから得られる隣接無線局のトポロジ情報においても自無線局の情報が無い場合をいう。
（Ｃ）ＳＹＮＣ：自局のトポロジテーブルにおいて他の無線局の情報があるが、隣接無線局からのハローパケットから得られる隣接無線局のトポロジ情報においても自無線局の情報が有る場合をいう。
【００８０】
なお、ハローパケットは、各無線局１において所定の周期で周期的に送信するイベントを発生させ、キャリアセンスにより受信搬送波を受信しないときにハローパケットを送信する。
【００８１】
図３３のステップＳ１０１において、まず、ハローパケットを送信するイベントが発生したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１０４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、ハローパケットを受信するイベントが発生したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１０３に進み、図３４の受信処理を実行した後、ステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０２でＮＯのときはステップＳ１０１に戻る。次いで、ステップＳ１０４において、方位角対受信信号電力値テーブルに基づいて隣接無線局の方位角及び受信信号電力情報を取得してステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ＮＯＳＹＮＣであるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１０９に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、取得した情報を隣接無線局テーブルに登録し、ステップＳ１０７においてＡＳＹＮＣである否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１０９に進む一方、ＮＯのときはＳＹＮＣであると判断してステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、取得した情報をトポロジテーブルに登録した後、ステップＳ１０９に進む。さらに、ステップＳ１０９では、トポロジテーブルに基づいてハローパケットを生成し、ステップＳ１１０で生成したハローパケットをブロードキャストで送信し、ステップＳ１０１に戻る。
【００８２】
図３４は図３３のサブルーチンである受信処理（ステップＳ１０３）を示すフローチャートである。
【００８３】
図３４のステップＳ１１１において、受信したハローパケットの送信元ＩＰアドレスを隣接無線局テーブルに登録し、ステップＳ１１２でＳＹＮＣであるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１１４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、受信した情報をトポロジテーブルに登録した後、ステップＳ１１４で、ディシクストラ法に基づき最短ホップルートを抽出する。次いで、ステップＳ１１５において抽出したルートをルーティングテーブルに登録し、ステップＳ１１６において図３５のルートからの位置情報推定処理を実行し、元のメインルーチンに戻る。
【００８４】
なお、ステップＳ１１４でのディシクストラ法に基づく最短ホップルートの抽出処理は以下のように実行される。
＜ステップＳＳ１＞トポロジテーブルから任意の宛先無線局を選択する。
＜ステップＳＳ２＞トポロジテーブルから自無線局を含むリンク情報を全て抽出する。
＜ステップＳＳ３＞抽出したリンク情報を「一時的なルート」として保持し、ここで、１ホップでもルートと扱う。
＜ステップＳＳ４＞各「一時的なルート」に任意の宛先無線局があるかどうかチェックする。ここで、宛先無線局があればステップＳＳ６に進む一方、宛先無線局がなければ、トポロジテーブルから各「一時的なルート」の終点無線局を含むリンク情報を全て抽出する。
＜ステップＳＳ５＞抽出したリンク情報を各「一時的なルート」に追加して新たな「一時的なルート」として保持してステップＳＳ４に進む。また、「一時的なルート」の終点無線局を含むリンク情報が１つも無ければ到達不可能としてステップＳＳ６に進む。
＜ステップＳＳ６＞トポロジテーブルから任意の宛先無線局を全て選択したかチェックを行う。行っていなければステップＳＳ１に進む一方、行っていれば処理終了となる。
【００８５】
図３５及び図３６は図３４のサブルーチンであるルートからの位置情報推定処理（ステップＳ１１５）のフローチャートである。なお、この位置情報推定処理を実行するときに、図２９乃至図３１のテーブルを参照する。
【００８６】
図３５のステップＳ１２１において隣接無線局テーブルから未選択の１つの隣接無線局を選択し、ステップＳ１２２においてトポロジテーブルから選択された１つの隣接無線局から隣接する隣々接無線局の情報を取得する。次いで、ステップＳ１２３において上記取得した情報に基づいて、選択した隣接無線局における自無線局と隣々接無線局の間の角度を算出し、ステップＳ１２４において上記数１を用いて自無線局と隣々接無線局との距離を算出する。さらに、ステップＳ１２５において上述のごとく余弦定理を用いて自無線局と隣々接無線局との方位角を算出し、ステップＳ１２６において算出された情報を位置情報推定テーブルに登録する。ステップＳ１２７においてすべての隣接無線局について処理したか否かが判断され、ＹＥＳのときは図３６のステップＳ１３１に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１２１に戻る。
【００８７】
図３６のステップＳ１３１において、ホップ数パラメータｎに２を設定し、ステップＳ１３２においてトポロジテーブルからｎホップ先の未選択の１つの無線局を選択し、ステップＳ１３３において選択した無線局の情報をトポロジテーブルから取得する。次いで、ステップＳ１３４において隣々接無線局における自無線局と選択したｎホップ先の無線局の角度を算出し、ステップＳ１３５において自無線局と選択したｎホップ先の無線局との距離を算出する。さらに、ステップＳ１３６において自無線局からの、選択したｎホップ先の無線局の方位角を算出する。そして、ステップＳ１３７において算出された情報を位置情報推定テーブルに登録してステップＳ１３８に進む。ステップＳ１３８においてｎホップ先のすべての無線局について処理したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１３９に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１３２に戻り、上記の処理を繰り返す。ステップＳ１３９においてｎ＞Ｎｍａｘ（Ｎｍａｘは、当該無線アドホックネットワークにおける最大ホップ数である。）であるか否かが判断され、ＹＥＳのときは元のメインルーチンに戻るが、ＮＯのときはステップＳ１４０においてホップ数パラメータｎを１だけインクリメントした後、ステップＳ１３２に戻る。
【００８８】
次いで、図３７乃至図４０を参照して、ネットワーク層での処理の一例について以下に説明する。図３７のトポロジ情報配布処理では、周辺の無線局に対して方位角情報と距離情報を配布し、すなわち、定期的にトポロジ情報を配布する。次いで、図３８のトポロジ情報配布処理では、周辺無線局（ここで、周辺無線局とは、自局以外の無線局をいう。）への方位角情報と距離情報を配布が実行されるが、それらの情報の受信時に隣接無線局以外を抽出し、抽出した無線局への方位角を計算した後、トポロジテーブルへ追加登録する。また、図３９の隣接無線局以外の距離及び方位角計算処理においては、余弦定理を使って次式のごとく距離Ｌｃを計算する。
【００８９】
【数３】
Ｌｃ２
＝Ｌａ２＋Ｌｂ２−２・Ｌａ・Ｌｂ・ｃｏｓθ
＝１６９＋２２５−２×１３×１５×（−０．５）
【数４】
Ｌｃ＝２４．２６９３２２１９９０２３１９３９８１０６３１７６３３３８１１
【数５】
Ｌｃ≒２４．３
【００９０】
さらに、図４０の距離計算処理では、次式のごとく、余弦定理を使って方位角θを計算する。
【００９１】
【数６】
Ｌｃ２＝Ｌａ２＋Ｌｂ２−２・Ｌａ・Ｌｂ・ｃｏｓθ
２２５＝５８９＋１６９−２×１３×２４．３×ｃｏｓθ
【数７】
ｃｏｓθ
＝０．８４３６２１３９９１７６９５４７３２５１０２８８０６５８４３６２
【数８】
θ≒３２度
【００９２】
さらに、本実施形態に係る、ホップ数に応じてサービス品質を変更するアプリケーション層の処理について以下に詳細に説明する。
【００９３】
図４１には、この処理に用いるサービスパケットであって、図２の上位レイヤ処理装置１０７においてアプリケーション層で用いられるサービスパケットのフォーマットを示している。図４１のサービスパケットにおいて、サービス識別のシリアル番号を付与するサービスＩＤ及び送信元アドレス（無線局アドレス）に続いて、サービス毎に、サービス配布範囲及びサービスデータが格納されている。ここで、ＳＮ１、ＳＮ２は各サービスのシリアル番号を示す。また、上記サービス配布範囲には最大ホップ数が格納され、対応するサービスデータをどの範囲まで配布するかをこの情報で示す。例えば、デフォルトでは、動画などの高品質のサービスについては最大ホップ数は１であり、静止画などの中品質のサービスについては最大ホップ数は３であり、音声やテキストデータなどの低品質のサービスについては最大ホップ数は４以上である。さらに、サービスデータＳＮ１は例えば動画であり、サービスデータＳＮ２は静止画であり、サービスデータＳＮ３は音声やテキストデータである。これにより、各サービス配布範囲における配信されるデータの品質を変更することができる。
【００９４】
図４２は、図２の上位レイヤ処理装置１０７によってアプリケーション層において実行されるサービス処理を示すフローチャートである。
【００９５】
図４２のステップＳ１４１において、まず、サービス発信イベントが発生したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１４４に進み、図４３のサービス発信処理を実行した後ステップＳ１４１に戻る一方、ステップＳ１４１でＮＯのときはステップＳ１４２に進む。次いで、ステップＳ１４２においてサービス受信イベントが発生したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１４５に進み、図４４のサービス受信処理を実行した後ステップＳ１４１に戻る一方、ステップＳ１４２でＮＯのときはステップＳ１４３に進む。さらに、ステップＳ１４３においてサービス転送イベントが発生したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１４６に進み、図４５のサービス転送処理を実行した後ステップＳ１４１に戻る一方、ステップＳ１４３でＮＯのときはステップＳ１４１に戻る。
【００９６】
図４３は図４２のサブルーチンであるサービス発信処理（ステップＳ１４４）を示すフローチャートである。
【００９７】
図４３のステップＳ１５１において、まず、サービスＩＤを取得し、サービスパケットに格納し、ステップＳ１５２において自無線局のＩＰアドレスを取得し、サービスパケットに格納する。次いで、ステップＳ１５３において位置情報推定テーブルに１ホップ先に無線局が１台以上存在するか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１５４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５９に進む。ステップＳ１５４において高品質のサービスデータ及び高品質のサービス配布範囲を取得し、サービスパケットに格納し、ステップＳ１５５において位置情報推定テーブルに２ホップと３ホップ先に無線局が１台以上存在するか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１５６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５９に進む。さらに、ステップＳ１５６において中品質のサービスデータ及び中品質のサービス配布範囲を取得し、サービスパケットに格納し、ステップＳ１５７において位置情報推定テーブルに４ホップ先に無線局が１台以上存在するか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１５８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５９に進む。そして、ステップＳ１５８において低品質のサービスデータおよび低品質のサービス配布範囲を取得し、サービスパケットに格納し、ステップＳ１５９においてサービスパケットをブロードキャストアドレスに送信し、ステップＳ１６０においてサービスＩＤをインクリメントした後、元のメインルーチンに戻る。
【００９８】
図４４は図４２のサブルーチンであるサービス受信処理（ステップＳ１４５）を示すフローチャートである。
【００９９】
図４４のステップＳ１６１においてサービスＩＤと宛先アドレスを取得し、重複していないか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１６２に進む一方、ＮＯのときは元のメインルーチンに戻る。次いで、ステップＳ１６２において受信したサービスパケット内のサービスデータを保存し、ステップＳ１６３においてサービス転送イベントに登録した後、元のメインルーチンに戻る。なお、図４４のステップＳ１６１では、受信したサービスパケットが別の無線局から再度送られてくる場合、同等および品質の低いサービスの可能性があるため、処理せず破棄するために実行される。また、ステップＳ１６２では、受信したサービスデータを再生するために保存し、このとき、一番小さいサービス配布範囲を持つサービスデータを保存する。さらに、ステップＳ１６３では、サービス転送イベントを発生させて図４５のサービス転送処理を行う。
【０１００】
図４５は図４２のサブルーチンであるサービス転送処理（ステップＳ１４６）を示すフローチャートである。
【０１０１】
図４５のステップＳ１７１において位置情報推定テーブルからサービスパケットの送信元アドレスのホップ数Ｉを取得し、ステップＳ１７２においてサービスパケットからサービス配布範囲Ｊを取得する。次いで、ステップＳ１７３においてＪ＜Ｉ＋１であるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１７４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７５に進む。ステップＳ１７４においてサービスパケットから一番高いサービスデータをサービス配布範囲を削除し、ステップＳ１７５においてサービスパケットをブロードキャストアドレスで送信した後、元のメインルーチンに戻る。
【０１０２】
図４５のステップＳ１７３の分岐処理においては、位置情報推定テーブルからサービスパケットの送信元のホップ数を取得することにより、現在サービスパケットが何ホップしているかを判断することができ、その情報を受信したサービスパケットのサービス配布範囲と比較することにより、サービスパケットのサービス配布範囲を超えていないかどうか調べることができる。そして、ステップＳ１７４の処理では、サービス発信者が決めた各サービス範囲を超える場合、その前のデータはパケットを大きくするだけで意味がないため、サービス配布範囲に必要なパケットのみ転送する処理を行うために実行している。
【０１０３】
以上の図４２乃至図４５のサービス処理においては、位置情報推定テーブルに基づいて、自局から宛先無線局までのホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を変化させることができる。
【０１０４】
図４６は図２の上位レイヤ処理装置１０７に接続された液晶ディスプレイ１０７ｂで表示されるルーティングテーブル表示ツールの一例を示す正面図であって、図４６（ａ）は当該表示ツールの外観を示す正面図であり、図４６（ｂ）は当該表示ツールにおいてエリアを分割しないで表示したときの一例であり、図４６（ｃ）は当該表示ツールにおいてエリアを２分割して表示したときの一例であり、図４６（ｄ）は当該表示ツールにおいてエリアを３分割して表示したときの一例である。図４６の中央部の白丸は自無線局の位置を示す一方、周辺部の黒丸は他の無線局を示している。
【０１０５】
図２の上位レイヤ処理装置１０７は、上述のごとく作成された図３１のルーティングテーブルの情報に基づいて、液晶ディスプレイ１０７ｂにおいて、例えば図４６に示すように、中心に表示する自無線局からの周辺無線局の概略距離（ホップ数に対応する）を表示し、上述のごとく、自無線局のユーザがサービスを所望するサービス提供者に近づくために、そのサービス提供者の無線局がどれぐらいのホップ数の位置にいるかを指示している。すなわち、図４６の表示ツールでは、同一ホップ数先にある無線局は、概略同一の半径の位置にいるがごとく、同心円の表示形式で表示している。
【０１０６】
図４６の表示ツールにおいて、表示エリアを分割しないときは図４６（ｂ）のごとく表示され、表示エリアを２分割したとき図４６（ｃ）のごとく表示され、表示エリアを３分割したときは図４６（ｄ）のごとく表示される。例えば、隣接無線局が３台あるとき、１ホップエリアを３等分（＝１２０度ごと）に分割してノードを配置し、それ以降のホップのノードについては、その隣接（次ホップ）ノードの方位角内に均等に配置することにより、当該表示を見易くしている。なお、周辺の無線局の表示部をマウスでクリック又はペンで指示したときは、図４６（ｄ）に示すように、当該周辺無線局のＩＰアドレス又はホスト名がポップアップして表示されるようになっている。また、図４６（ｂ）乃至（ｄ）における周辺無線局の丸印内の数字はＩＰアドレスの最後の３桁の数字を示している。
【０１０７】
図４７は図２の上位レイヤ処理装置１０７に接続された液晶ディスプレイ１０７ｂで表示されるトポロジ表示ツールの一例を示す正面図であって、（ａ）は当該表示ツールの外観を示す正面図であり、（ｂ）は当該表示ツールの広域表示での図であり、（ｃ）は当該表示ツールの標準表示での図であり、（ｄ）は当該表示ツールの詳細表示での図である。
【０１０８】
図２の上位レイヤ処理装置１０７は、上述のごとく作成された図３２の位置情報推定テーブルの情報に基づいて、液晶ディスプレイ１０７ｂにおいて、例えば図４７に示すように、自無線局を中心とした周辺無線局の位置（距離と方位角情報に基づく）を表示し、上述のごとく、自無線局のユーザがサービスを所望するサービス提供者に近づくために、そのサービス提供者の無線局がどれぐらいの距離のどの方位角の位置にいるかを指示している。これにより、自無線局のユーザがサービスを所望するサービス提供者に容易に近づくことができ、これにより、ホップ数が減少してより高い品質のサービスを受けることができる。
【０１０９】
なお、図４７の表示ツールにおいて、図４７（ｃ）における標準表示をしているときにより広域の周辺無線局の位置を確認したいときは、上位レイヤ処理装置１０７に接続される入力装置（図示せず。）の広域キーを押下することにより、図４７（ｂ）の広域表示となり、より多数の無線局の位置を見ることができる。また、図４７（ｃ）における標準表示をしているときにより近くの詳細な周辺無線局の位置を確認したいときは、上位レイヤ処理装置１０７に接続される入力装置（図示せず。）の詳細キーを押下することにより、図４７（ｄ）の詳細表示となり、周辺無線局の詳細な無線局の位置を見ることができる。また、図４６のルーティングテーブル表示ツールと同様に、周辺の無線局の表示部をマウスでクリック又はペンで指示したときは、図４７（ｃ）に示すように、当該周辺無線局のＩＰアドレス又はホスト名がポップアップして表示されるようになっている。また、図４７（ｃ）及び（ｄ）における周辺無線局の丸印内の数字はＩＰアドレスの最後の３桁の数字を示している。
【０１１０】
以上の実施形態においては、図４６のルーティングテーブル表示ツールにより周辺無線局のＩＰアドレス又はホスト名及びホップ数を表示し、図４７のトポロジ表示ツールにより周辺無線局の位置（自局からみた距離と方位角を表す）を示しているが、本発明はこれらの情報のうちの少なくとも１つを表示するようにしてもよい。
【０１１１】
以上の実施形態においては、可変ビームアンテナ１０１は、自局を中心とした水平面内の所定の方位角毎にセクタ形状のメインビームを選択的に変更可能なセクタビームパターンと、上記方位角毎にヌル点を形成可能な排他的セクタパターンとを選択的に切り換え可能に装備しているが、本発明はこれに限らず、セクタビームパターンは、自局を中心とした水平面内においてセクタ形状のメインビームの方位角を任意の方位角でディジタル的又はアナログ的に設定可能であってもよく、排他的セクタパターンは、ヌル点を形成する方位角を任意の方位角でデジタル的又はアナログ的に設定可能であってもよい。
【０１１２】
以上の実施形態においては、ＮＬＳテーブルは、ＡＳテーブルに基づいて作成されているので、ＡＳテーブルは常時保存する必要はなく、一時的な保存テーブルであってもよい。
【０１１３】
以上の実施形態においては、所定の方位角幅を有するセクタパターンを用いているが、セクタ形状でない所定の放射形状を有する放射パターンであってもよい。
【０１１４】
以上の実施形態においては、ルーティングを行うときの基準となる評価値として、信号対干渉雑音比（電力比又は信号比）を用いているが、本発明はこれに限らず、信号対雑音比（電力比又は信号比）（ここで、雑音はすべての雑音を含む。）、信号電力、信号強度などの信号強度を含む評価値を用いてもよい。
【０１１５】
以上の実施形態においては、各無線局間でパケット通信により無線通信を行っているが、本発明はこれに限らず、回線交換など他の交換方式により無線通信を行ってもよい。
【０１１６】
【実施例】
発明者らは、本実施形態に係るホタルネットのシステムを計算機シミュレーションにより実現し、これを使用して、ホタルネットの機能である角度付きトポロジ情報の評価を以下の通り行った。そのときのシミュレーション条件を次の表に示す。
【０１１７】
【表１】
―――――――――――――――――――――――――――――――――
（１）１０００ｍ×１０００ｍのエリアに３６台ノードが一様かつ
ランダムに配置されている。
（２）電波環境の変動要因は考慮しない。
（３）無線局の移動は無し。
（４）電波到達距離は３５０ｍ程度である。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
【０１１８】
図４８は本実施形態に係るホタルネットの計算機シミュレーション結果であって、ホップ数に対する方位角の平均誤差及び距離の平均誤差を示すグラフである。図４８から明らかなように、ホップ数が増加しても方位角の誤差はほとんど変わらず５．６度程度に収まっている。また、３ホップ以降では誤差が減少しているが、今回使用したルーティングプロトコルにおいてホップ数が最小となるルートを選択するため、ホップ数が増加しても宛先無線局に対する角度と直前の中継無線局の角度がほとんど変わらず、距離の誤差があまり影響せず角度の誤差を減少させていると考えられる。また、距離に関してはややホップ数に従って増加しているが、近づく際の目安としては十分利用可能であると考えられる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る無線ネットワークの制御方法又は制御装置によれば、１つの無線局のサービスエリア内の各隣接無線局への所定の方位角毎の受信信号電力値の第１の情報テーブルを各無線局間で送受信し、上記受信した第１の情報テーブルに基づいて、自局から各隣接無線局の方位角及び受信信号電力値の第２の情報テーブルと、当該各隣接無線局のサービスエリア内の無線局である各隣々接無線局の方位角及び受信信号電力値の第３の情報テーブルとを生成して記憶装置に格納し、上記第２と第３の情報テーブルに基づいて、所定のルーティング基準により、宛先無線局に対する隣接無線局及び宛先無線局までのホップ数を計算して第４の情報テーブルとして記憶装置に格納し、上記第２と第３と第４の情報テーブルに基づいて、自局から上記無線ネットワーク内の各無線局への距離、方位角及びホップ数を計算して第５の情報テーブルとして記憶装置に格納し、上記第５の情報テーブルに含まれる各無線局への距離、方位角及びホップ数のうちの少なくとも１つを表示する。ここで、各無線局への距離及び方位角を表す位置を、自局を中心としたトポロジ表示形式で表示し、もしくは、各無線局へのホップ数を、自局を中心とした同心円の表示形式で表示する。従って、例えば情報を受信する側でサービス品質を変更することが可能となり、興味がある内容ならばユーザがサービス提供者の無線局に近づくことにより、より一層品質の良いサービスを受けることが可能となり、これにより、ユーザの要望を満たすことができる。
【０１２０】
さらに、上記無線ネットワークの制御方法において、上記第５の情報テーブルに基づいて、自局から宛先無線局までのホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を変化させる。従って、ホップ数に応じて伝送可能なサービスの品質を自動的に変化させることができるので、上述のようにユーザの要望を満たすことができるとともに、無線通信ネットワークにおいて柔軟な運用を行うことができ、これにより、データ伝送量に応じたトラフィックの制御をも行うことができる。さらには、ユーザが興味の無い情報の提供の無線局から遠ざかることにより、無駄なデータ伝送をすることを防止し、無線ネットワークを効率的に運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態であるアドホック無線ネットワークを構成する複数の無線局１−１乃至１−９の平面配置図である。
【図２】図１の各無線局１の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図１の可変ビームアンテナ１０１のセクタビームパターンの一例を示す図である。
【図４】図２のデータベースメモリ１５４に格納される方位角対ＳＩＮＲテーブル（ＡＳテーブル）の一例を示す図である。
【図５】図２のデータベースメモリ１５４に格納される隣接リンク状態テーブル（ＮＬＳテーブル）の一例を示す図である。
【図６】図２のデータベースメモリ１５４に格納される通信中テーブル（ＯＣテーブル）の一例を示す図である。
【図７】図１のアドホック無線ネットワークのＭＡＣ層で用いるＲＱ（Ｒｅｑｕｅｓｔ）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図８】図１のアドホック無線ネットワークのＭＡＣ層で用いるＲＥ（Ｒｅｐｌｙ）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図９】図１のアドホック無線ネットワークのＭＡＣ層で用いるＲＴＳ（Ｒｅｑｕｅｓｔ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１０】図１のアドホック無線ネットワークのＭＡＣ層で用いるＣＴＳ（Ｃｌｅａｒ−ｔｏ−Ｓｅｎｄ）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１１】図１のアドホック無線ネットワークのＭＡＣ層で用いるＤＡＴＡ信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１２】図１のアドホック無線ネットワークのＭＡＣ層で用いるＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１３】図１のアドホック無線ネットワークにおいて既に他に通信が行われていることを知っている場合の各無線局の配置及びアンテナ放射パターンを示す平面図である。
【図１４】図１のアドホック無線ネットワークにおいて用いる各信号に対する各状態におけるアンテナ放射パターンを示す図である。
【図１５】図２のトラヒックモニタ部１０５内の管理制御部１５１によってＭＡＣ層で実行されるパケット送受信制御処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図１６】上記パケット送受信制御処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【図１７】上記パケット送受信制御処理の第３の部分を示すフローチャートである。
【図１８】上記パケット送受信制御処理の第４の部分を示すフローチャートである。
【図１９】上記パケット送受信制御処理の第５の部分を示すフローチャートである。
【図２０】上記パケット送受信制御処理の第６の部分を示すフローチャートである。
【図２１】上記パケット送受信制御処理の第７の部分を示すフローチャートである。
【図２２】上記パケット送受信制御処理の第８の部分を示すフローチャートである。
【図２３】上記パケット送受信制御処理の第９の部分を示すフローチャートである。
【図２４】図２のトラヒックモニタ部１０５内の管理制御部１５１によってＭＡＣ層において割り込み処理で実行される排他的セクタパターン解除処理を示すフローチャートである。
【図２５】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってＭＡＣ層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納される方位角対受信信号電力値テーブルの一例を示す図である。
【図２６】図１の無線アドホックネットワークのＭＡＣ層において用いられるハローパケットのフォーマットを示す図である。
【図２７】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってＭＡＣ層において実行される、自無線局と隣々接無線局との間の距離Ｌｃを計算する処理を説明するための図である。
【図２８】本実施形態におけるサービス提供のイメージ図である。
【図２９】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納される隣接無線局テーブルの一例を示す図である。
【図３０】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納されるトポロジテーブルの一例を示す図である。
【図３１】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納されるルーティングテーブルの一例を示す図である。
【図３２】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において用いられ上位レイヤ処理装置１０７に接続されたテーブルメモリ１０７ａに格納される位置情報推定テーブルの一例を示す図である。
【図３３】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってＭＡＣ層において実行される方位角付きトポロジ情報配布処理を示すフローチャートである。
【図３４】図３３のサブルーチンである受信処理（ステップＳ１０３）を示すフローチャートである。
【図３５】図３４のサブルーチンであるルートからの位置情報推定処理（ステップＳ１１５）の第１の部分を示すフローチャートである。
【図３６】図３４のサブルーチンであるルートからの位置情報推定処理（ステップＳ１１５）の第２の部分を示すフローチャートである。
【図３７】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において実行されるトポロジ情報配布処理の一例を示す図であり、（ａ）は無線局１−Ｋからのトポロジ情報の配布を示し、（ｂ）は無線局１−Ｋ及び１−Ｌにおけるトポロジテーブルを示す。
【図３８】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において実行されるトポロジ情報配布処理の一例を示す図であり、（ａ）は無線局１−Ｌでのトポロジ情報の受信を示し、（ｂ）は無線局１−Ｋ及び１−Ｌにおけるトポロジテーブルを示す。
【図３９】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において実行される隣接無線局以外の距離及び方位角の計算処理の一例を示す図であり、（ａ）各無線局の配置関係を示し、（ｂ）は無線局１−Ｌのトポロジテーブルを示す。
【図４０】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってネットワーク層において実行される距離計算処理の一例を示す図であり、（ａ）各無線局の配置関係を示し、（ｂ）は無線局１−Ｌのトポロジテーブルを示す。
【図４１】図２の上位レイヤ処理装置１０７においてアプリケーション層で用いられるサービスパケットのフォーマットを示す図である。
【図４２】図２の上位レイヤ処理装置１０７によってアプリケーション層において実行されるサービス処理を示すフローチャートである。
【図４３】図４２のサブルーチンであるサービス発信処理（ステップＳ１４４）を示すフローチャートである。
【図４４】図４２のサブルーチンであるサービス受信処理（ステップＳ１４５）を示すフローチャートである。
【図４５】図４２のサブルーチンであるサービス転送処理（ステップＳ１４６）を示すフローチャートである。
【図４６】図２の上位レイヤ処理装置１０７に接続された液晶ディスプレイ１０７ｂで表示されるルーティングテーブル表示ツールの一例を示す正面図であって、（ａ）は当該表示ツールの外観を示す正面図であり、（ｂ）は当該表示ツールにおいてエリアを分割しないで表示したときの一例であり、（ｃ）は当該表示ツールにおいてエリアを２分割して表示したときの一例であり、（ｄ）は当該表示ツールにおいてエリアを３分割して表示したときの一例である。
【図４７】図２の上位レイヤ処理装置１０７に接続された液晶ディスプレイ１０７ｂで表示されるトポロジ表示ツールの一例を示す正面図であって、（ａ）は当該表示ツールの外観を示す正面図であり、（ｂ）は当該表示ツールの広域表示での図であり、（ｃ）は当該表示ツールの標準表示での図であり、（ｄ）は当該表示ツールの詳細表示での図である。
【図４８】図１の無線アドホックネットワークにおける計算機シミュレーション結果であって、ホップ数に対する方位角の平均誤差及び距離の平均誤差を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１−１乃至１−９…無線局、
１０１…可変ビームアンテナ、
１０２…サーキュレータ、
１０３…指向制御部、
１０４…パケット送受信部、
１０５…トラヒックモニタ部、
１０６…回線制御部、
１０７…上位レイヤー処理装置、
１０７ａ…テーブルメモリ、
１０７ｂ…液晶ディスプレイ、
１３０…パケット受信部、
１３１…高周波受信機、
１３２…復調器、
１３３…受信バッファメモリ、
１４０…パケット送信部、
１４１…送信タイミング制御部、
１４２…送信バッファメモリ、
１４３…変調器、
１４４…高周波送信機、
１５１…管理制御部、
１５２…検索エンジン、
１５３…更新エンジン、
１５４…データベースメモリ、
１５５…クロック回路、
１６０…拡散符号発生器。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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