(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置を識別する識別情報と、前記識別情報で識別される無線通信装置の無線通信環境を示す環境情報と、前記環境情報を広告する範囲を示す広告範囲情報とを含むメッセージを他の無線通信装置へ送信する送信部と、
他の無線装置が送信した前記メッセージを受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記メッセージで送信された他の無線通信装置の前記環境情報と、前記受信部が受信した前記メッセージで送信されなかった他の無線通信装置の擬似的な前記環境情報とに基づいて、他の無線通信装置を経由する通信経路を決定する経路決定部と、
前記受信部が受信した前記メッセージに含まれる前記広告範囲情報に基づいて、前記送信部による当該メッセージの転送を制御する転送制御部と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記メッセージはさらに、複数種類の前記環境情報と、前記環境情報の種類ごとに前記環境情報を広告する範囲を示す前記広告範囲情報とを含み、
前記転送制御部はさらに、前記環境情報の種類ごとに、前記広告範囲情報に基づいて前記環境情報を転送するか否か判断し、転送しないと判断した前記環境情報を前記メッセージから削除する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を複数含むことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アドホックネットワークにおけるルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲ、ＱＯＬＳＲ、ＦＳＲが提案されている。ＯＬＳＲでは定期的にＨＥＬＬＯやＴＣと呼ばれる制御メッセージに、隣接するノードの情報などのトポロジ情報を搭載し、ノード間で定期的に交換することで、各ノードはトポロジ情報を把握し、トポロジ情報に基づいた経路制御を行う（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＱＯＬＳＲでは、ホップ数ベースのコストを用いるＯＬＳＲに対し、各リンクに複数のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ、クオリティ  オブ  サービス）情報（帯域幅、遅延など）を関連付けた制御メッセージをノード間で交換することにより、各ノードは、トポロジ情報とリンク品質を考慮したトポロジの把握、ならびに経路構築が可能となる（例えば非特許文献２参照）。
【０００４】
また、ＦＳＲでは、ネットワークを自ノードからのホップ数により、いくつかのスコープに分割する。例えば、２ホップまでをＩＮスコープとし、２ホップより遠いノードをＯＵＴスコープとする。そこで、ＦＳＲは定期的なメッセージ広告における広告周期をスコープごとに使い分けることでメッセージオーバヘッドを削減させる。ＦＳＲでは近いノードスコープに対しては短い広告周期を用いて頻繁に広告させ、ＯＵＴスコープについては長い広告周期を用いて広告メッセージ作成を削減しつつ、トポロジ情報を交換して経路構築を行う。この場合、送信元で決定した転送先ノードへの経路のうち、遠くのノードの経路に関しては情報が古いため正確ではないおそれがある。しかしながら、近くのノードのメッセージ広告は頻繁に行われているため、フォワードするノードは、次にフォワードされるノードへの経路情報を正確に認識している。よって、送信元のノードでは古い情報あった送信先周辺の経路情報が、次のノードにフォワードされるにしたがって正確な経路情報となるため、最終的には正確な経路情報を元にパケットはフォワーディングできる（例えば非特許文献３参照）。
【非特許文献１】T. Clausen and P. Jacquet, “Optimized Link State Routing Protocol (OLSR),” IETF RFC 3626, 2003.
【非特許文献２】H. Badis and K. Al Agha, "Quality of Service for Ad hoc Optimized Link State Routing Protocol (QOLSR)," Internet-draft, 2006.
【非特許文献３】M. Gerla, G. Pei, X. Hong and T. Chen, “Fisheye State Routing Protocol (FSR) for Ad Hoc Networks,” Internet-draft, 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＯＬＳＲでは、トポロジ情報とリンク品質を関連付けて広告することはできず、かつ、経路のコストとしてホップ数を利用して、最短ホップ経路を構築するため、コグニティブ無線技術を適用したネットワークにおいては、そのリンク品質の変動に対応することが困難である。
【０００６】
また、コグニティブ無線技術では、ノード間に複数の無線方式による無線リンクが存在する。そのため、ＱＯＬＳＲをコグニティブ無線環境に適用すると、各無線方式にひもづく無線環境情報の量は多くなってしまう。また、これらの複数の無線リンクを束ねて一つのＩＰリンクとしてみた場合、下位レイヤにおける無線方式の選択により、そのＩＰリンク品質は頻繁に変動することになる。このような変動頻度が高く、情報量の多い無線環境情報をＱＯＬＳＲのＱｏＳ情報として広告した場合、メッセージ増大によるオーバヘッドが発生してしまうという問題があった。また、ＦＳＲを使用したとしても、リンクに複数のＱｏＳ情報を関連付けた場合には、メッセージの増大によるオーバヘッドが発生してしまうという問題があった。
【０００７】
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、コグニティブ無線において、無線通信装置間で送受信するメッセージのオーバヘッドを削減しつつ、無線環境情報を考慮した経路構築を実現することが可能な無線フレーム制御装置および無線通信システム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】
【０００８】
本発明は、無線通信装置を識別する識別情報と、前記識別情報で識別される無線通信装置の無線通信環境を示す環境情報と、前記環境情報を広告する範囲を示す広告範囲情報とを含むメッセージを他の無線通信装置へ送信する送信部と、他の無線装置が送信した前記メッセージを受信する受信部と、前記受信部が受信した前記メッセージで送信された他の無線通信装置の前記環境情報と、前記受信部が受信した前記メッセージで送信されなかった他の無線通信装置の擬似的な前記環境情報とに基づいて、他の無線通信装置を経由する通信経路を決定する経路決定部と、前記受信部が受信した前記メッセージに含まれる前記広告範囲情報に基づいて、前記送信部による当該メッセージの転送を制御する転送制御部と、を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【０００９】
また、本発明の無線通信装置において、前記メッセージはさらに、複数種類の前記環境情報と、前記環境情報の種類ごとに前記環境情報を広告する範囲を示す前記広告範囲情報とを含み、前記転送制御部はさらに、前記環境情報の種類ごとに、前記広告範囲情報に基づいて前記環境情報を転送するか否か判断し、転送しないと判断した前記環境情報を前記メッセージから削除することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、無線通信装置を複数含むことを特徴とする無線通信システムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コグニティブ無線において、無線通信装置間で送受信するメッセージのオーバヘッドを削減しつつ、無線環境情報を考慮した経路構築を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態による無線通信装置の構成を示した構成図である。無線通信装置（ノード）は、送信部１と受信部２と制御部３と記憶部４とを備える。送信部１は他の無線通信装置に情報を送信する。受信部２は他の無線通信装置から送信された情報を受信する。制御部３は無線通信装置の各部を制御する。記憶部４は無線通信装置が使用する情報を記憶する。
【００１３】
図２は本実施形態における無線通信システムに含まれるノード同士の接続状態を示した図である。図示する例では、無線通信システムにはノードＳと、ノードＡと、ノードＢと、ノードＣと、ノードＤと、ノードＥと、ノードＦと、ノードＧとが含まれる。また、直線で結ばれているノード同士が無線で接続している。図示する例では、ノードＳは、ノードＡとＥとに接続している。ノードＡは、ノードＳとＢとＦとに接続している。以下同様に図示する通りノード同士が接続している。
【００１４】
本実施形態では、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ、クオリティ  オブ  サービス）情報などの無線通信の帯域幅や遅延といった無線環境の情報を無線環境情報とする。また、本実施形態では無線環境情報１と無線環境情報２との２つの無線環境情報を使用して、各ノードは他のノードとの通信に使用する通信経路を選択するとする。
【００１５】
また、本実施形態では、無線環境情報１の広告範囲を３ホップ、無線環境情報２の広告範囲を２ホップとする。図２では、ノードＳの無線環境情報１と無線環境情報２の広告範囲を示している。ノードＳの無線環境情報１は、ノードＳと３ホップ以内に接続されているノードＡ、ノードＢ、ノードＣ、ノードＥ、ノードＦ、ノードＧに広告される。ノードＳの無線環境情報２は、ノードＳと２ホップ以内に接続されているノードＡ、ノードＢ、ノードＥ、ノードＦに広告される。
【００１６】
また、図２には、ノードＳの記憶部４に記憶されている、ノードＳが他のノードから広告された無線環境情報が記載されている。ノードＳの記憶部４が記憶する無線環境情報はノードを結ぶ直線上に記載されており、例えば、ノードＳとノードＡ間の無線環境情報はＳＡ（１００，５０）と記載される。ＳＡはノードＳとノードＡ間の無線環境情報であることを示し、（）内の１つ目の値である１００は無線環境情報１の情報を示し、２つ目の値である５０は無線環境情報２の情報を示す。なお、本実施形態では、無線環境情報１および無線環境情報２の値が大きいほど無線環境が良いとする。また、広告範囲内に接続されていないノードの無線環境情報はｎｕｌｌとする。図示する例では、ノードＳの記憶部４に記憶されている、ノードＳとノードＥ間の無線環境情報はＳＥ（５０，１０）である。ノードＳの記憶部４に記憶されている、ノードＧとノードＤ間の無線環境情報はＧＤ（ｎｕｌｌ，ｎｕｌｌ）である。同様にノードＳの記憶部４に記憶されている、他のノード間の無線環境情報についても図２に示す通りである。ノードＳが他のノードから広告された無線環境情報を記憶する手順については後述する。
【００１７】
（隣接リンクの発見）
次に、ノードＳがノードＡに対して、自身の無線環境情報を通知する手順について図３を参照して説明する。図３には、ノードＳとノードＡ間で送信する情報の送信順序および、ノードＳとノードＡが送信された情報を記憶する順序が記されている。
【００１８】
（ステップＳ１０１）ノードＳの制御部３は、送信部１を介して他のノードに対してＴＴＬ（Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｌｉｖｅ）＝１のＨｅｌｌｏメッセージを定期的に送信する。
ノードＳの記憶部４は、隣接するノードのリンク情報を隣接リンクテーブルとして記憶しているが、この時点では、隣接するノードの情報は何も知らないため、ノードＳの記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルは空である。ノードＳは、隣接するノードの情報は知らないため、周囲のノードに対して未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージをブロードキャスト送信する。
【００１９】
図４は、各ノードが隣接リンクの状態が未認識の他のノードに対して送信する、未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージのフォーマットを示した図である。図示する例では、未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには自ノードインタフェースＩＤが含まれている。自ノードインタフェースＩＤは、自ノードを一意に決定することができる情報である。ノードＳの自ノードインタフェースＩＤは「Ｓ」とする。ノードＳの制御部３が送信部１を介してノードＡに送信する未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージは、自ノードインタフェースＩＤ＝Ｓである。
【００２０】
（ステップＳ１０２）受信部２を介して未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージを受信したノードＡの制御部３は、ノードＡの自ノードインタフェースＩＤ「Ａ」と、未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージに含まれる自ノードインタフェースＩＤ「Ｓ」との組をＩＤ「ＡＳ」とし、ＩＤ「ＡＳ」とリンク状態「非対称」とをノードＡの記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルに非対称リンク情報として記憶する。
【００２１】
（ステップＳ１０３）ノードＡの制御部３も、送信部１を介して他のノードに対してＴＴＬ＝１のＨｅｌｌｏメッセージを定期的に送信する。送信するＨｅｌｌｏメッセージは、記憶部４が記憶する隣接テーブルの情報によって異なる。ノードＡの記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルには、ＩＤ「ＡＳ」，リンク状態「非対称」の非対称リンク情報が記憶されている。よって、ノードＡの制御部３は、ノードＳに対しては、送信部１を介して非対応リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージを送信し、その他のノードに対しては、送信部１を介して未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージをブロードキャスト送信する。
【００２２】
図５は、各ノードが隣接リンクの状態が非対称のノードに対して送信する、非対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージのフォーマットを示した図である。図示する例では、非対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには自ノードインタフェースＩＤと、隣接リンクインタフェースＩＤ１と、リンク状態＝非対称と、自ノード無線環境情報１と、自ノード無線環境情報２とが含まれている。自ノードインタフェースＩＤは、自ノードを一意に決定することができる情報である。隣接リンクインタフェースＩＤ１は、自ノードが認識しているノードのインタフェースＩＤである。
【００２３】
ノードＡの制御部３が送信部１を介してノードＳに送信する非対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには、自ノードインタフェースＩＤ＝Ａ、隣接リンクインタフェースＩＤ１＝Ｓ、リンク状態＝非対称、自ノード無線環境情報１＝１００、自ノード無線環境情報２＝５０が含まれる。ノードＡの制御部３が送信部１を介して、未認識の周囲のノードに対して送信する未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには、自ノードインタフェースＩＤ＝Ａが含まれる。
【００２４】
（ステップＳ１０４）受信部２を介してノードＡが送信した非対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージを受信したノードＳの制御部３は、ノードＳの自ノードインタフェースＩＤ「Ｓ」と、非対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージに含まれる自ノードインタフェースＩＤ「Ａ」との組をＩＤ「ＳＡ」、自ノード無線環境情報１を対向ノード無線環境情報１、自ノード無線環境情報２を対向ノード無線環境情報２とし、ＩＤ「ＳＡ」と、対向ノード無線環境情報１＝１００と、対向ノード無線環境情報２＝５０と、リンク状態「対称」とを関連付けてノードＳの記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルに対称リンク情報として記憶する。
【００２５】
（ステップＳ１０５）次のＨｅｌｌｏメッセージの送信時に、ノードＳの制御部３は、送信部１を介して他のノードに対してＴＴＬ＝１のＨｅｌｌｏメッセージを送信する。送信するＨｅｌｌｏメッセージは、記憶部４が記憶する隣接テーブルの情報によって異なる。ノードＡの記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルには、ＩＤ「ＳＡ」、対向ノード無線環境情報１＝１００、対向ノード無線環境情報２＝５０、リンク状態「対称」の対称リンク情報が記憶されている。よって、ノードＳの制御部３は、ノードＡに対しては、送信部１を介して対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージを送信し、その他のノードに対しては、送信部１を介して未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージをブロードキャスト送信する。
【００２６】
図６は、各ノードが隣接リンクの状態が対称のノードに対して送信する、対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージのフォーマットを示した図である。図示する例では、対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには、自ノードインタフェースＩＤと、隣接リンクインタフェースＩＤ１と、リンク状態＝対称と、自ノード無線環境情報１と、対向ノード無線環境情報１と、自ノード無線環境情報２と、対向ノード無線環境情報２とが含まれている。
【００２７】
ノードＳの制御部３が送信部１を介してノードＡに送信する対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには、自ノードインタフェースＩＤ＝Ｓ、隣接リンクインタフェースＩＤ１＝Ａ、リンク状態＝対称、自ノード無線環境情報１＝１００、対向ノード無線環境情報１＝１００、自ノード無線環境情報２＝５０、対向ノード無線環境情報２＝５０が含まれる。ノードＳの制御部３が送信部１を介して、未認識の周囲のノードに対して送信する未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージには、自ノードインタフェースＩＤ＝Ａが含まれる。
【００２８】
（ステップＳ１０６）受信部２を介してノードＳが送信した対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージを受信したノードＡの制御部３は、ノードＡの自ノードインタフェースＩＤ「Ａ」と、対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージに含まれる自ノードインタフェースＩＤ「Ｓ」との組をＩＤ「ＡＳ」、自ノード無線環境情報１を対向ノード無線環境情報１、自ノード無線環境情報２を対向ノード無線環境情報２とし、ＩＤ「ＡＳ」と、自ノード無線環境情報１＝１００と、対向ノード無線環境情報１＝１００と、自ノード無線環境情報２＝５０と、対向ノード無線環境情報２＝５０と、リンク状態「対称」とを関連付けてノードＡの記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルに対称リンク情報として登録する。
【００２９】
上述したとおり、ノードＳは、隣接するノードＡの情報を取得し、隣接リンクテーブルにノードＡの情報を対称リンク情報として記憶することができ、また、ノードＡも、隣接するノードＳの情報を取得し、隣接リンクテーブルにノードＳの情報を対称リンク情報として記憶することができる。他のノードについても同様の手順を行い、隣接するノードの情報を隣接リンクテーブルに対称リンク情報として登録することができる。
【００３０】
（ネットワーク全体構成の把握）
次に、各ノードがネットワーク全体の構成を把握する手順について説明する。上述したとおり、各ノードは隣接する他のノードの情報を記憶部４が記憶する隣接リンクテーブルに対称リンク情報として登録している。隣接リンクテーブルに登録された対称リンク情報をトポロジ情報として他のノードに対して各ノードがフラッディングすることで、各ノードは隣接ノード以外の対称リンク情報についても把握することができる。また、各ノードは、記憶部４が記憶するトポロジ管理テーブルに、受信したトポロジ情報を保管する。
【００３１】
図７は、対称リンク情報をフラッディングする際に各ノードが送信する、トポロジ情報のフォーマットを示した図である。図示する例では、トポロジ情報には、シーケンス番号と、自ノードインタフェースＩＤと、隣接リンクインタフェースＩＤ１と、自ノード無線環境情報１と、対向ノード無線環境情報１と、無線環境情報１の広告範囲と、自ノード無線環境情報２と、対向ノード無線環境情報２と、無線環境情報２の広告範囲とが含まれている。シーケンス番号はフラッディングを行う度に一つずつ加算される数値である。
【００３２】
図７に記載したとおり、各ノードは対称リンク情報をフラッディングする際に、無線環境情報ごとに定められた広告の範囲の情報もあわせてトポロジ情報に搭載する。広告の範囲の情報は、無線環境情報を何ステップ先のノードまで送信するか予め決定した値である。例えば、本実施形態では無線環境情報１の広告の範囲は３であり、無線環境情報２の広告の範囲は２である。よって、無線環境情報１は３ホップ先のノードまで広告され、無線環境情報２は２ホップ先のノードまで広告される。広告範囲の制御については後述する。
【００３３】
トポロジ情報を受信したノードの制御部３は、受信部２を介して受信したトポロジ情報を初めて受信したか否か判断し、初めて受信した場合、制御部３は、記憶部４が記憶するトポロジ管理テーブルに受信したトポロジ情報を保管する。具体的には、受信したトポロジ情報に含まれるシーケンス番号が、記憶部４が記憶するトポロジ管理テーブルに含まれているか否か判断し、トポロジ管理テーブルに含まれていないと判断した場合、受信したトポロジ情報をトポロジ管理テーブルに登録する。
【００３４】
制御部３がトポロジ管理テーブルに登録する情報は、トポロジ情報に含まれている、シーケンス番号と、自ノードインタフェースＩＤと、隣接リンクインタフェースＩＤ１と、自ノード無線環境情報１と、対向ノード無線環境情報１と、無線環境情報１の広告範囲と、自ノード無線環境情報２と、対向ノード無線環境情報２と、無線環境情報２の広告範囲とである。なお、受信したトポロジ情報が以前に受信したトポロジ情報である場合、制御部３は、受信したトポロジ情報を破棄する。
【００３５】
また、受信部２を介して受信したトポロジ情報が初めて受信したトポロジ情報の場合、トポロジ情報を受信したノードの制御部３は、受信したトポロジ情報を隣接するノードにブロードキャストする。ブロードキャストを行う際、制御部３は、トポロジ情報に含まれる広告範囲の数値を１つ減算し、広告範囲を減算した値としてブロードキャストを行う。また、制御部３は、トポロジ情報に含まれる広告範囲の数値を１つ減算した結果、広告範囲の数値が０となった場合は、広告範囲と結びついている自ノード無線環境情報と、対向ノード無線環境情報と、０となった広告範囲とをトポロジ情報から削除し、削除した後のトポロジ情報を隣接ノードにブロードキャストする。
【００３６】
上記のブロードキャストを各ノードが行うことで、図１に示したように、各ノードは他のノードの無線環境情報を予め定められた広告範囲に基づいて広告させることができる。なお、広告範囲外に接続されているノードから受信したトポロジ情報には無線環境情報が含まれていないため、受信したトポロジ情報に無線環境情報が含まれていない場合、各ノードは、無線環境情報の値をｎｕｌｌとしてトポロジ情報を記憶部４が記憶するトポロジ管理テーブルに登録する。
【００３７】
上述したとおり、各ノードはトポロジ管理テーブルにネットワーク全体構成を登録することができる。
【００３８】
（ネットワーク経路の構築）
次に各ノードの制御部３は、記憶部４が記憶するトポロジ管理テーブルの情報に基づいて、情報を送信する経路を決定する。本実施形態では、無線環境情報１と無線環境情報２との２つの無線環境情報を使用している。各ノードの制御部３は、無線環境情報１と無線環境情報２とから各リンクのコストを計算し、各リンクのコストに基づいて情報を送信する経路を決定する。なお、無線環境情報１の値をｎ１、無線環境情報２の値をｎ２とする。
【００３９】
コストは以下のように計算する。無線環境情報１と無線環境情報２との両方の無線環境情報の値が得られているリンクのコストは、１／ｎ１＋１／ｎ２とする。無線環境情報１の無線環境情報の値が得られており、無線環境情報２の値がｎｕｌｌの場合のコストは、１／ｎ１＋１／ｍｉｎＮ２とする。ここで、ｍｉｎＮ２は、コストを算出しているノードが得た、他の無線環境情報２のうち最小の値を指す。無線環境情報２の無線環境情報の値が得られており、無線環境情報１の値がｎｕｌｌの場合のコストは、１／ｍｉｎＮ１＋１／ｎ２とする。ここで、ｍｉｎＮ１は、コストを算出しているノードが得た、他の無線環境情報１のうち最小の値を指す。無線環境情報１と無線環境情報２との両方の無線環境情報の値がｎｕｌｌの場合のコストは、１／ｍｉｎＮ１＋１／ｍｉｎＮ２とする。ここで、ｍｉｎＮ１は、コストを算出しているノードが得た、他の無線環境情報１のうち最小の値を指す。ｍｉｎＮ２は、コストを算出しているノードが得た、他の無線環境情報２のうち最小の値を指す。
【００４０】
上述のとおり計算したコストに基づいて、各ノードの制御部３は、ダイクストラ法により最短経路を求め、経路テーブルを作成し、記憶部４に記憶させる。
【００４１】
以下、ノードＳが算出する各ノード間のコストおよび経路について説明する。ノードＳの制御部３がコストの算出に使用する無線環境情報１および無線環境情報２は、図２に示したとおりである。また、ノードＳには届いていない無線環境情報１のｎｕｌｌについては、ノードＳに届いている無線環境情報１のうち最小値である５０を使用し、ノードＳには届いていない無線環境情報２のｎｕｌｌについては、ノードＳに届いている無線環境情報２のうち最小値である１０を使用する。
【００４２】
図８は本実施形態におけるノードＳが算出した各ノード間のコストを示した図である。図８には、ノードＳの記憶部４に記憶されている、ノードＳの制御部３が算出した各リンクのコストが記載されている。ノードＳの記憶部４が記憶するコストは各リンク上に記載されており、例えば、ノードＳとノードＡ間のリンクのコストは３／１００である。なお、本実施形態では、コストの値が小さいほど無線環境が良いとする。図示する例では、ノードＳの記憶部４に記憶されている、ノードＳとノードＥ間のコストは１２／１００である。ノードＳの記憶部４に記憶されている、ノードＡとノードＢ間のコストは１１／１００である。同様にノードＳの記憶部４に記憶されている、他のノード間のコストについても図８に示す通りである。また、図８において、各ノードを接続している直線のうち、太い直線で示した経路が、ノードＳの制御部３が決定した、ノードＳからノードＤまでの最短経路である。図示する例では、ノードＳからノードＤまでパケットが転送される際の経路は、ノードＳ−ノードＡ−ノードＢ−ノードＧ−ノードＤである。
【００４３】
図９は本実施形態におけるノードＳが把握している、ノードＳから各ノードへの経路を示す経路テーブルである。経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ、Ｈｅｘｔ  ｈｏｐ、ホップ数、Ｃｏｓｔの４つの属性がある。ＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎはノードＳがパケットを送信する際のあて先のノード名を示す。Ｎｅｘｔ  ｈｏｐは、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎに示したノードにパケットを送信する際、ノードＳが最初に送信するノード名を示す。ホップ数は、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎに示したノードにパケットを送信する際、何ホップ必要か示す。ＣｏｓｔはＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎに示したノードにパケットを送信する際に必要なコストを示す。
【００４４】
図示する例では、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ａ、Ｎｅｘｔ  ｈｏｐ：Ａ、ホップ数Ａ、Ｃｏｓｔ：３／１００の行がある。この行は、ノードＳからノードＡにパケットを送信するには、ノードＳは次にノードＡに送信すること、ノードＳからノードＡまでのホップ数は１であること、ノードＳからノードＡまでのコストは３／１００であることを示す。以下同様に、図９の各行は、ノードＳが各ノードまで送信する際に、ノードＳが次に送信するノード、ノードＳから送信先ノードまでのホップ数、ノードＳから送信先ノードまでのコストを示す。
【００４５】
また、以下、ノードＡが算出する各ノード間のコストおよび経路について説明する。図１０には、ノードＡの記憶部４に記憶されている、ノードＡが他のノードから広告された無線環境情報を記載されている。ノードＡの記憶部４が記憶する無線環境情報はノードを結ぶ直線上に記載されており、例えば、ノードＡとノードＢ間の無線環境情報はＡＢ（１００，１０）と記載される。ＡＢはノードＡとノードＢ間の無線環境情報であることを示し、（）内の１つ目の値である１００は無線環境情報１の情報を示し、２つ目の値である１０は無線環境情報２の情報を示す。図示する例では、ノードＡの記憶部４に記憶されている、ノードＡとノードＦ間の無線環境情報はＡＦ（１００，５０）である。ノードＡの記憶部４に記憶されている、ノードＧとノードＤ間の無線環境情報はＧＤ（１００，ｎｕｌｌ）である。同様にノードＡの記憶部４に記憶されている、他のノード間の無線環境情報についても図１０に示す通りである。
【００４６】
図１１には、ノードＡの記憶部４に記憶されている、ノードＡの制御部３が算出した各リンクのコストが記載されている。なお、ノードＡの制御部３がコストの算出に使用する無線環境情報１および無線環境情報２は、図１０に示したとおりである。また、ノードＡには届いていない無線環境情報２のｎｕｌｌについては、ノードＡに届いている無線環境情報２のうち最小値である５を使用する。
【００４７】
ノードＡの記憶部４が記憶するコストは各リンク上に記載されており、図示する例では、ノードＡとノードＢ間のリンクのコストは１１／１００である。同様にノードＡの記憶部４に記憶されている、他のノード間のコストについても図１１に示す通りである。また、図１１において、各ノードを接続している直線のうち、太い直線で示した経路が、ノードＡの制御部３が決定した、ノードＡからノードＤまでの最短経路である。図示する例では、ノードＡからノードＤまでパケットが転送される際の経路は、ノードＡ−ノードＢ−ノードＣ−ノードＤである。
【００４８】
図１２は本実施形態におけるノードＡが把握している、ノードＡから各ノードへの経路を示す経路テーブルである。経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ、Ｈｅｘｔ  ｈｏｐ、ホップ数、Ｃｏｓｔの４つの属性がある。各属性は図９と同様である。
【００４９】
図示する例では、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ｓ、Ｎｅｘｔ  ｈｏｐ：Ｓ、ホップ数１、Ｃｏｓｔ：３／１００の行がある。この行は、ノードＡからノードＳにパケットを送信するには、ノードＡは次にノードＳに送信すること、ノードＡからノードＳまでのホップ数は１であること、ノードＡからノードＳまでのコストは３／１００であることを示す。以下同様に、図１１の各行は、ノードＡが各ノードまで送信する際に、ノードＡが次に送信するノード、ノードＡから送信先ノードまでのホップ数、ノードＡから送信先ノードまでのコストを示す。
【００５０】
また、以下、ノードＢが算出する各ノード間のコストおよび経路について説明する。図１３には、ノードＢの記憶部４に記憶されている、ノードＢが他のノードから広告された無線環境情報を記載されている。ノードＢの記憶部４が記憶する無線環境情報はノードを結ぶ直線上に記載されており、例えば、ノードＢとノードＣ間の無線環境情報はＢＣ（５０，５０）と記載される。ＢＣはノードＢとノードＣ間の無線環境情報であることを示し、（）内の１つ目の値である５０は無線環境情報１の情報を示し、２つ目の値である５０は無線環境情報２の情報を示す。図示する例では、ノードＢの記憶部４に記憶されている、ノードＢとノードＧ間の無線環境情報はＢＧ（５０，２０）である。ノードＢの記憶部４に記憶されている、ノードＧとノードＤ間の無線環境情報はＧＤ（１００，５０）である。同様にノードＢの記憶部４に記憶されている、他のノード間の無線環境情報についても図１３に示す通りである。
【００５１】
図１４には、ノードＢの記憶部４に記憶されている、ノードＢの制御部３が算出した各リンクのコストが記載されている。なお、ノードＢの制御部３がコストの算出に使用する無線環境情報１および無線環境情報２は、図１３に示したとおりである。
【００５２】
ノードＢの記憶部４が記憶するコストは各リンク上に記載されており、図示する例では、ノードＢとノードＣ間のリンクのコストは４／１００である。同様にノードＢの記憶部４に記憶されている、他のノード間のコストについても図１４に示す通りである。また、図１４において、各ノードを接続している直線のうち、太い直線で示した経路が、ノードＢの制御部３が決定した、ノードＢからノードＤまでの最短経路である。図示する例では、ノードＢからノードＤまでパケットが転送される際の経路は、ノードＢ−ノードＧ−ノードＤである。
【００５３】
図１５は本実施形態におけるノードＢが把握している、ノードＢから各ノードへの経路を示す経路テーブルである。経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ、Ｈｅｘｔ  ｈｏｐ、ホップ数、Ｃｏｓｔの４つの属性がある。各属性は図９と同様である。
【００５４】
図示する例では、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ａ、Ｎｅｘｔ  ｈｏｐ：Ａ、ホップ数１、Ｃｏｓｔ：１１／１００の行がある。この行は、ノードＢからノードＡにパケットを送信するには、ノードＢは次にノードＡに送信すること、ノードＢからノードＡまでのホップ数は１であること、ノードＢからノードＡまでのコストは１１／１００であることを示す。以下同様に、図１５の各行は、ノードＢが各ノードまで送信する際に、ノードＢが次に送信するノード、ノードＢから送信先ノードまでのホップ数、ノードＢから送信先ノードまでのコストを示す。
【００５５】
上述したとおり、本実施形態では、各ノードの制御部３は、自ノードからパケット送信先のノードまでのコストを算出することができる。
【００５６】
次に、算出したコストに基づいて、本実施形態におけるノードＳがノードＤに対してパケットを送信する際の、各ノードの動作について説明する。
【００５７】
ノードＳの記憶部４が記憶する経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ｄの行のＮｅｘｔ  ｈｏｐはＡと記憶されているため（図９参照）、ノードＳの制御部３は、送信部１を介してノードＡにパケットを送信する。なお、ノードＳが認識しているパケットの転送経路は図８よりノードＳ−ノードＡ−ノードＢ−ノードＧ−ノードＤである。
【００５８】
ノードＡの受信部２は、ノードＳから送信されたパケットを受信する。受信部２が受信したパケットから、ノードＡの制御部３は受信したパケットのあて先はノードＤであることを判断する。ノードＡの記憶部４が記憶する経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ｄの行のＮｅｘｔ  ｈｏｐはＢと記憶されているため（図１２参照）、ノードＡの制御部３は、送信部１を介してノードＢにパケットを送信する。なお、ノードＡが認識しているパケットの転送経路は、図１１よりノードＡ−ノードＢ−ノードＣ−ノードＤである。
【００５９】
ノードＢの受信部２は、ノードＡから送信されたパケットを受信する。受信部２が受信したパケットから、ノードＢの制御部３は受信したパケットのあて先はノードＤであることを判断する。ノードＢの記憶部４が記憶する経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ｄの行のＮｅｘｔ  ｈｏｐはＧと記憶されているため（図１５参照）、ノードＢの制御部３は、送信部１を介してノードＧにパケットを送信する。なお、ノードＢが認識しているパケットの転送経路は、図１４よりノードＢ−ノードＧ−ノードＤである。
【００６０】
ノードＧの受信部２は、ノードＢから送信されたパケットを受信する。受信部２が受信したパケットから、ノードＧの制御部３は受信したパケットのあて先はノードＤであることを判断する。なお、ノードＧの経路テーブルの算出についてはノードＳ、ノードＡ、ノードＢと同様に算出する。ノードＧの記憶部４が記憶する経路テーブルには、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ：Ｄの行のＮｅｘｔ  ｈｏｐはＤと記憶されているため（図示せず）、ノードＧの制御部３は、送信部１を介してノードＤにパケットを送信する。
【００６１】
上述したとおり、本実施形態では、ノードＳがノードＤに対してパケットを送信する際での各ノードの動作より、パケットがノードを転送されるにつれて、多くの無線環境情報に基づいてあて先への最短木が変化し、より正確にコストの低い経路を選択することができる。具体的には、本実施形態では、ノードＡが認識している経路はノードＡ−ノードＢ−ノードＣ−ノードＤであるが、ノードＢが認識している経路はノードＢ−ノードＧ−ノードＤである。ノードＢとノードＣ間と比較して、ノードＢとノードＧ間のコストは低い。よって、パケットがあて先ノードであるノードＤに近づくにつれて、より正確にコストの低い経路を選択することができることがわかる。
【００６２】
（無線環境情報の例）
なお、上述した実施形態では、無線環境情報を無線環境情報１および無線環境情報２として説明してきたが、無線環境情報として想定される例を説明する。想定される無線環境情報としては、各無線方式の伝送容量や遅延がある。伝送容量と遅延を本実施形態に当てはめ、無線環境情報１は伝送容量として定義し、無線環境情報２は遅延として定義する。伝送容量と遅延との２つの値からコストを計算する方法としては、伝送容量を遅延より重視する方法が考えられる。伝送容量をＣ（Ｍｂｐｓ）、遅延をｄ（ｍｓｅｃ）とすると、コストの計算式の例として（α／Ｃ）＋（β・ｄ）となる。ここで、α、βは無線環境情報の重み係数である。
【００６３】
また、無線方式Ａと無線方式Ｂとの２種類の無線方式を搭載したノードを想定した場合、無線方式Ａを無線環境情報１とし、無線方式Ｂを無線環境情報２とすることもできる。無線方式Ａの方が無線方式Ｂより伝送容量が高いとすると、伝送容量が高い無線環境情報１の広告範囲を広い範囲に、伝送容量が低い無線環境情報２の広告範囲を狭い範囲とし、無線環境情報の重要さに合わせて、効率的な広告を行うことも考えられる。また、無線環境情報１をＣ１（Ｍｂｐｓ）、無線環境情報２をＣ２（Ｍｂｐｓ）とすると、コストの計算式の例として（γ／Ｃ１）＋（θ／Ｃ２）となる。ここで、γ、θは無線環境情報の重み係数である。
【００６４】
上述したとおり、従来、遠くのノードでは無線環境情報が必要のない場合においても、各ノードは、近くのノードに対して送信した情報と同一の情報を遠くのノードに対して送信していたが、本実施形態によれば、無線環境情報の種類に応じて無線環境情報の広告の範囲を指定することで、各ノードは、近隣のノードには無線環境情報を送信し、遠くのノードには無線環境情報を送信することが無くなる。これにより、コグニティブ無線において、無線通信装置間で送受信するメッセージのオーバヘッドを削減することができる。また、無線環境情報が分からないノードの無線環境情報を最も悪い値として経路情報を構築するため、メッセージのオーバヘッドを削減したにもかかわらず、無線環境情報を考慮した経路構築を実現することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成や方法はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６６】
例えば、本実施形態では、各ノードは１種類の無線リンクを搭載しており、１つの無線リンクに無線環境情報１と無線環境情報２との２つの無線環境情報が関連付けられている例を説明したが、複数の無線リンクをノードが搭載していても良い。
【００６７】
ノード間に存在する複数の無線方式のうち、いずれか一つの無線方式のみの無線環境情報を広告する方法が考えられる。具体的には、ノードＳとノードＡ間に無線方式アと無線方式イによる無線リンクがある場合、無線方式アまたは無線環境イのいずれか１つの無線環境情報のみを広告する。ここで、広告する無線方式を決定する方法としては、無線方式アと無線環境イとの無線環境情報を比較し、無線環境が良い無線方式を選択する方法や、ランダムに無線方式を選択する方法がある。
【００６８】
また、ノード間に存在する複数の無線方式のうち、すべての無線方式の無線環境情報を広告する方法が考えられる。具体的には、ノードＳとノードＡ間に無線方式アと無線方式イによる無線リンクがある場合、無線方式アまたは無線環境イの両方の無線環境情報を広告する。無線方式アと無線方式イとがそれぞれ２つの無線環境情報を持っている場合は、合計４つの無線環境情報を広告する。ネットワーク全体に広告されるトポロジ情報は、隣接リンク単位ではなく隣接ノード単位であるため、この場合においても無線環境情報を広告することが可能である。また、本実施形態では、無線環境情報毎に広告範囲を設定することができるため、効率的に広告を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態による無線通信装置の構成を示した構成図である。
【図２】本実施形態における無線通信システムに含まれるノード同士の接続状態を示した図である。
【図３】本実施形態におけるノードＳがノードＡに対して自身の無線環境情報を通信する手順を示した図である。
【図４】本実施形態における未認識リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージのフォーマットを示した図である。
【図５】本実施形態における非対応リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージのフォーマットを示した図である。
【図６】本実施形態における対称リンク情報を含んだＨｅｌｌｏメッセージのフォーマットを示した図である。
【図７】本実施形態におけるトポロジ情報のフォーマットを示した図である。
【図８】本実施形態におけるノードＳが算出した各ノード間のコストを示した図である。
【図９】本実施形態におけるノードＳが把握している、ノードＳから各ノードへの経路を示す経路テーブルである。
【図１０】本実施形態におけるノードＡが他のノードから広告された無線環境情報を示した図である。
【図１１】本実施形態におけるノードＡが算出した各ノード間のコストを示した図である。
【図１２】本実施形態におけるノードＡから各ノードへの経路を示す経路テーブルである。
【図１３】本実施形態におけるノードＢが他のノードから広告された無線環境情報を示した図である。
【図１４】本実施形態におけるノードＢが算出した各ノード間のコストを示した図である。
【図１５】本実施形態におけるノードＢから各ノードへの経路を示す経路テーブルである。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・送信部、２・・・受信部、３・・・制御部、４・・・記憶部
【図１】
0004772019.tif 000002
【図２】
0004772019.tif 000003
【図３】
0004772019.tif 000004
【図４】
0004772019.tif 000005
【図５】
0004772019.tif 000006
【図６】
0004772019.tif 000007
【図７】
0004772019.tif 000008
【図８】
0004772019.tif 000009
【図９】
0004772019.tif 000010
【図１０】
0004772019.tif 000011
【図１１】
0004772019.tif 000012
【図１２】
0004772019.tif 000013
【図１３】
0004772019.tif 000014
【図１４】
0004772019.tif 000015
【図１５】
0004772019.tif 000016