(57)【要約】【課題】  通信の品質と効率を高めるとともに、通信を安定化する。【解決手段】  所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信装置において、乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行する乱数生成部と、当該乱数生成部が生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定し、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行する衝突予測部とを備え、当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行する。【選択図】  図１
2005286601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信装置において、
乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行する乱数生成部と、
当該乱数生成部が生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定し、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行する衝突予測部とを備え、
当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１の通信装置において、
前記生成確率分布として、第１の生成確率分布と、この第１の生成確率分布に比べると小さい乱数値の生成確率が高く、大きい乱数値の生成確率が低い第２の生成確率分布を格納した生成確率分布格納部と、
他の通信装置が送信した搬送波を検知する搬送波検知部とを備え、
当該搬送波検知部が他の通信装置が送信した搬送波を検知したときには、前記第１の生成確率分布に応じた乱数生成動作を実行させ、検知しないときには、前記第２の生成確率分布に応じた乱数生成動作を実行させることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１の通信装置において、
搬送波の検知と、受信した信号の復号とを行い、搬送波が検知されているにもかかわらず信号の復号に失敗していることを通信の失敗として検出する通信失敗検出部を備え、
当該通信の失敗を検出したときには、大きな乱数値の生成確率が高くなるように、前記乱数生成動作を制御することを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項１の通信装置において、
搬送波の検知と、受信した信号の復号とを行い、受信した信号の復号に成功しており、なおかつ、前記搬送波と同じ周波数の電波の使用率が低いことを通信資源の余裕として検出する通信資源余裕検出部を備え、
当該通信の余裕が大きいほど、小さな乱数値の生成確率が高くなるように、前記乱数生成動作を制御することを特徴とする通信装置。
【請求項５】
所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信方法において、
乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行し、
当該乱数生成動作で生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定して、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行し、
当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行することを特徴とする通信方法。
【請求項６】
所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信プログラムにおいて、コンピュータに、
乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行する乱数生成機能と、
当該乱数生成機能が生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定し、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行する衝突予測機能とを実現させ、
当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行することを特徴とする通信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置、通信方法、および通信プログラムに関し、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ等の競合型の伝送媒体アクセス制御方式を用いる場合などに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１の技術では、ブロードキャスト方式で送信されたパケットを複数の無線通信端末を介して回送（中継）させる無線通信システムにおいて、各無線通信端末は、受信電力に基づいて回送待機時間を制御するものである。
【０００３】
これにより、各無線通信端末の近傍に他の無線通信端末が存在する場合でも、送信電波の相互干渉を回避して送信を確実なものとすることができる。
【０００４】
ここで、回送待機時間は、各無線通信端末が回送のために送信するパケットの生成を行わずに待機する時間を指す。
【特許文献１】特許第３４０７７７０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが上述した特許文献１の技術では、回送待機時間の制御によって、ある無線通信端末は、自身の近傍における無線通信端末の分布密度の変動にある程度、対応することができるものの、衝突窓サイズ（コンテンションウインドウあるいは衝突検出ウインドウのサイズ）の度数分布（確率分布）が図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように一様であるため、実際の衝突確率の変動に十分に対応することが困難であり、衝突窓サイズの不適合に起因する通信品質の劣化、または通信効率の低下が発生する可能性が高い。
【０００６】
ここで、衝突窓サイズとは、生成されたパケットの送信に先立って、衝突の予測を行う時間を指す。この時間のあいだに、他の無線通信端末が送信した搬送波（キャリア）などが検出された場合には、そのパケットの送信を見合わせて所定の衝突回避の手順を実行する。
【０００７】
なお、図２（Ａ）に示す度数分布では、最も小さな衝突窓サイズであるＳ０と、より大きな衝突窓サイズであるＳ１の度数（発生確率）がともに同じＲＤ１で一様な度数分布（縦に長い矩形状の図形）となっている。同様に、図２（Ｂ）に示す度数分布では、最も小さな衝突窓サイズであるＳ０と、より大きな衝突窓サイズであるＳ１やＳ２などの度数がともに同じＲＤ２で一様な度数分布（横に長い矩形状の図形）となっている。従来の衝突窓サイズの制御では、基本的に、この図２（Ａ）の度数分布と、図２（Ｂ）の度数分布の切替えに相当する操作しか行われていないため、実際の衝突確率の変動に対して衝突窓サイズの不適合が起こりやすい。
【０００８】
また、図２（Ａ）の度数分布と、図２（Ｂ）の度数分布の切替えに相当する操作を行う場合、振動現象が発生する可能性が高く、通信が不安定になりやすい。
【０００９】
ここで、振動現象とは、ノード密度が低いときに多くのノードが一斉に図２（Ａ）の確率分布を適用して衝突が極端に発生しやすくなり、今度は、その衝突の発生率を低下させるために多くのノードが一斉に図２（Ｂ）の確率分布を適用して、通信資源の利用効率が極端に低下してしまい、今度はまた、その利用効率を高めるために多くのノードが一斉に図２（Ａ）の確率分布を適用するということが何回も繰り返される現象である。このような現象が発生すると、通信は非常に不安定なものとなり、全体として、品質も効率も低下する傾向が強い。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するために、第１の本発明では、所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信装置において、（１）乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行する乱数生成部と、（２）当該乱数生成部が生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定し、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行する衝突予測部とを備え、（３）当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行することを特徴とする。
【００１１】
また、第２の本発明では、所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信方法において、（１）乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行し、（２）当該乱数生成動作で生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定して、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行し、（３）当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行することを特徴とする。
【００１２】
さらに、第３の本発明では、所定の衝突回避手順を含む競合型の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって、所定の伝送媒体を利用した通信を行う通信プログラムにおいて、コンピュータに、（１）乱数値を生成する際、小さい乱数値は低い生成確率で、大きい乱数値は高い生成確率で生成する生成確率分布にしたがって乱数値生成動作を実行する乱数生成機能と、（２）当該乱数生成機能が生成した乱数値に応じた衝突予測時間を設定し、所定のプロトコルデータ単位を前記伝送媒体に送信する前に、当該衝突予測時間のあいだ、衝突の予測を実行する衝突予測機能とを実現させ、（３）当該予測の結果に応じて、前記衝突回避手順を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通信の品質と効率を高めるとともに、通信を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（Ａ）実施形態
以下、本発明にかかる通信装置、通信方法、および通信プログラムを、ＣＳＭＡ／ＣＡを用いる無線通信システムに適用した場合を例に、実施形態について説明する。
【００１５】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
本実施形態にかかる無線通信システム１０のノード分布を図５（Ａ）および（Ｂ）に示す。各ノード（例えば、図５（Ａ）のノードＮ１〜Ｎ３）は、アドホックネットワークのように他のノードが送信したパケットを回送（中継）して第３のノードに届ける機能を持つものであってもよいが、ここでは、説明を簡単にするために、そのような機能は持たないものとする。
【００１６】
図５（Ａ）において、円形のカバーエリア（これは、無指向性のアンテナを前提としている）Ｅ１は、そのカバーエリアＥ１の中心に位置するノードＮ１が無線送信した電波が有効に届く地理的範囲を示している。カバーエリアＥ１内には、Ｎ１自身を除いて２つのノードＮ２，Ｎ３が存在している。ノードＮ２とＮ３も、当該ノードＮ１と同じ仕様のノードであり、それぞれを中心としてカバーエリアＥ１と同じ大きさのカバーエリア（図示せず）を有する。
【００１７】
ノードＮ１〜Ｎ３は無線通信機能を持つ通信装置であればどのようなものであってもかまわないが、一例として、無線ＬＡＮカードを装着したノート型パソコンなどであってもよい。ノート型パソコンのような移動性の高いノードの場合、注目するあるノード（ここでは、Ｎ１）の周辺（例えば、カバーエリアＥ１のなか）に位置するノードの数や位置は急速に変動するのが普通であり、多くのケースで、単位空間あたり（または、前記カバーエリアＥ１内）におけるノード密度の変動幅は、指数関数的に大きいものと考えられる。
【００１８】
例えば、ある時点で図５（Ａ）のようなノード分布であったものが、短時間のうちに図５（Ｂ）のようなノード分布に変わることもある。
【００１９】
図５（Ｂ）では、ノードＮ１のカバーエリアＥ１内に（Ｎ１自身を除いて）１７個のノードＮ１０〜Ｎ１６が存在している。ノードＮ１０〜Ｎ１６も、当該ノードＮ１と同じ仕様のノードであり、それぞれを中心としてカバーエリアＥ１と同じ大きさのカバーエリア（図示せず）を有する。
【００２０】
当該ノードＮ１の内部構成例を図３に示す。他のノードＮ２，Ｎ３，Ｎ１０〜Ｎ１６の内部構成もこれと同じである。
【００２１】
図３において、当該ノードＮ１は、受信制御部１０と、通信資源検知部１１と、通信失敗検知部１２と、通信状況管理部１３と、乱数発生部１４と、送信制御部１５と、ＲＦ（高周波）部１６を備え、当該ＲＦ部１６には、キャリアセンス部１６Ａが含まれている。
【００２２】
このうちＲＦ部１６は、無線信号ＷＬ１の送信や、無線信号ＷＬ２の受信を実行する部分である。無線信号ＷＬ１は、当該ノードＮ１が他のノード（例えば、Ｎ２など）に無線送信したものであってよい。このような無線信号ＷＬ１の送信は、ユーザデータを含んだパケットＰＫ１を送信するために行われるほか、ＣＳＭＡ／ＣＡのために行われることがある。一例としては、図６に示すように、前記衝突窓サイズで規定される予測時間ＰＴＭのあいだ、白色雑音的にランダムな時間間隔で送信されるパルス（キャリア（無変調の搬送波））ＰＬ１〜ＰＬ４も、当該無線信号ＷＬ１である。ＣＳＭＡ／ＣＡのうちＣＡ（衝突回避）の部分の手順には様々なものがあり得るが、このようなパルスを送信するものもその１つである。
【００２３】
パルスの送信は、その時点でカバーエリアＥ１内に存在する他のノード（図５の場合ならば、Ｎ２やＮ３）に対し、これからパケットＰＫ１の無線送信を行う意思があることを予告し衝突の危険性があることを伝えるために行われる。また、パルスを無線信号ＷＬ１として送信しているノードＮ１自身は、パルスとパルスのあいだの期間に他のノード（この場合、Ｎ２またはＮ３）がパルスを送信していないかを監視し、いずれのノードもパルスを送信していなければそのまま無線信号ＷＬ１としてパケットＰＫ１の送信を行うが、他のノード（例えば、Ｎ２）が送信したパルス（例えば、図６に示したＰＢ１）などが受信されると、ノードＮ１自身は前記パケットＰＫ１の送信を一時見合わせて、直ちに、（または、ランダムな時間が経過したあとで）同様な動作を繰り返す。他のノードが送信したパルスが受信されたということは他のノードがパケットを送信しようとしていることを意味するから、そのままノードＮ１がパケットＰＫ１を送信すると衝突が発生することが予測できるからである。
【００２４】
ただしこのような動作を行うのは、送信しようとするパケットＰＫ１が存在する場合だけであり、送信しようとするパケットＰＫ１がない場合には、前記予測時間ＰＴＭもなく、パルス（例えば、ＰＬ１）の送信も行わない。
【００２５】
ノードＮ１のＲＦ部１６が受信する無線信号ＷＬ２は、他のノード（例えば、Ｎ２）が送信したパルスまたはパケットを示している。
【００２６】
前記キャリアセンス部１６Ａは、他のノード（例えば、Ｎ２）が送信したパルス（キャリア）を検知する部分である。キャリアセンス部１６の検知結果に基づいて、前記衝突回避の手順が実行される。また、通信相手のノード（例えば、Ｎ２）から到来したパケット（例えば、ＰＫ２）が受信されているときには、所定値以上の受信強度の信号が受信されたことをこのキャリアセンス部１６Ａで検知するようにしてもよい。さらに、最初に使用する予測時間ＰＴＭを適切に決めるため、送信しようとするパケットＰＫ１が生成される前に、（あるいは、常時）キャリアセンス部１６Ａが他のノードが送信したキャリアを検知するようにしてもよい。  
ノードＮ１は、図５（Ａ）上または図５（Ｂ）上の任意のノードとパケットをやり取りして無線通信することが可能であるが、以下の説明では、主として、ノードＮ２と無線通信する場合を想定する。ノードＮ２はノードＮ１に宛てて前記パケットＰＫ２を送信する。
【００２７】
前記受信制御部１０は、ＲＦ部１６（キャリアセンス部１６Ａを含む）からの信号Ｓ１０に応じた制御信号を通信資源検知部１１，通信失敗検知部１２，および通信状況管理部１３に供給する部分である。例えば、前記予測時間ＰＴＭに受信されたパルス（ＰＢ１に対応）の数（時間頻度）などを示す制御信号Ｓ１１を通信資源検知部１１に供給すれば、通信資源検知部１１は、当該制御信号Ｓ１１をもとに後述する電波の使用率を推定することができる。
【００２８】
通信資源検知部１１は、通信資源に関する余裕の度合いが所定値より高いか否かを判定する部分で、判定結果として制御信号Ｓ１３Ａを出力する。具体的にはノードＮ１などによる無線通信で使用される所定の周波数帯における電波資源の利用率が高いか否かを判定する。
【００２９】
電波資源の利用率を求める方法には様々なものがあり、電波資源に余裕があるか否かを判定する方法にも様々なものがあり得るが、ここでは、受信した信号（例えば、ノードＮ１の通信相手であるノードＮ２から受信したパケットＰＫ２）の復号結果に関する情報（復号関連情報）を復号部（図示せず）から取得し、受信制御部１０からの前記制御信号Ｓ１１と当該復号関連情報をもとに、電波資源の利用率が高いか否かを判定するものとする。
【００３０】
すなわち、前記復号関連情報がパケットＰＫ２の復号に成功していることを示しており、なおかつ、前記キャリアと同じ周波数の電波の使用率が所定値よりも低い場合には、電波資源に余裕があると判定するものとする。
【００３１】
ここで、復号に成功とは、例えば、伝送誤りの発生率が所定値よりも低く、ほぼ０であることを指すものであってよい。
【００３２】
伝送誤りの発生率がこのように低いということは、パケットＰＫ２の送信元であるノードＮ２からＮ１に至る全行程（ノードＮ２の近傍も含む）で伝送誤り（すなわち、電波干渉）がほとんど発生していないことを意味する。その上、ノードＮ１の近傍で前記キャリアと同じ周波数の電波の使用率が所定値よりも低いなら、カバーエリアＥ１内のかなり広い範囲で電話資源の使用率が低いことが推定できるから、このような通信資源検知部１１は、限られた機能で、効率的に、電波資源の利用率を判定するものといえる。
【００３３】
前記通信失敗検知部１２は、通信が失敗したか否かを判定する部分で、判定の結果に応じて制御信号Ｓ１３Ｂを出力する。
【００３４】
何をもって通信の失敗とするかについては様々なものがあり得るが、ここでは、前記キャリアセンス部１６Ａが所定値以上の受信強度の信号を受信したことを検知したにもかかわらず、パケットＰＫ２の復号に失敗（例えば、伝送誤りの発生率が所定値よりも高いことが復号の失敗にあたる）していることを通信の失敗とする。このような通信の失敗は、ノードＮ２からＮ１に至る全行程のどこかで衝突（電波干渉）が発生したケースなどに発生する。
【００３５】
通信状況管理部１３は、各構成要素１０〜１２から受け取る制御信号Ｓ１３，Ｓ１３Ａ、Ｓ１３Ｂに基づいて、前記衝突窓サイズの確率分布を決定する係数を生成する部分で、当該係数は、制御信号Ｓ１４として乱数生成部１４に供給する。
【００３６】
本実施形態は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示した一様な確率分布ではなく、例えば、図１に示すような、ほぼ指数関数的な形状を持つ確率分布を用いる点に特徴がある。
【００３７】
図１において、最も小さな衝突窓サイズであるＫ０の度数（発生確率）はＲＤ１１であり、より大きな衝突窓サイズであるＫ１の度数は前記ＲＤ１１より大きなＲＤ１２である。同様に、Ｋ１より大きな衝突窓サイズであるＫ２の度数は前記ＲＤ１２より大きなＲＤ１３で、Ｋ２より大きな衝突窓サイズであるＫ３の度数は前記ＲＤ１３より大きなＲＤ１４で、Ｋ３より大きな衝突窓サイズであるＫ４の度数は前記ＲＤ１４より大きなＲＤ１５で、Ｋ４より大きな衝突窓サイズであるＫ５の度数は前記ＲＤ１５より大きなＲＤ１６である。なお、Ｋ５より大きな衝突窓サイズであるＫ６の度数は前記ＲＤ１５と同じＲＤ１６である。
【００３８】
図１に示すような確率分布に基づく予測時間ＰＴＭの決定方法には様々なものがあり得るが、例えば、算術的な方法で決定することもでき、その場合には、当該通信状況管理部１３が制御信号１４として係数を生成することになる。全体として図１と類似した指数関数的な図形であるが、各衝突窓サイズの度数が異なるものを複数用意しておき、当該係数の値を変化させることにより、それらの図形の選択を切り替えることに相当する操作を、係数の変化に応じて実行する。この場合、指数関数的な変化をみせる確率分布の全確率（図１の図形の面積に相当）が１００％になるようにするには、用意する各図形では、例えば、Ｋ０やＫ１の度数を大きくすれば、その分だけ、Ｋ４やＫ５の度数を小さくする必要があることは当然である。
【００３９】
別な方法としては、前記係数を変化させることにより、例えば、図１中の衝突窓サイズＫ０〜Ｋ６のうち大きな値（例えば、Ｋ４〜Ｋ６）が発生されたり、小さな値（例えば、Ｋ０〜Ｋ２）が発生されたりするように制御することもできる。この場合、指数関数的な変化をみせる確率分布の全確率が１００％になるようにするには、図１上の各衝突窓サイズの度数のあいだにおける比率を維持しながら、度数の値を大きくすることに相当する操作が実行されることになる。
【００４０】
乱数発生部１４は、発生する乱数値が制御信号Ｓ１４に応じた図１に示す確率分布となるように乱数ＲＶ１の発生を行う部分である。発生した乱数ＲＶ１は送信制御部１５に供給する。
【００４１】
送信制御部１５は、ノードＮ１内の他の構成要素（図示せず）から供給され、無線送信するパケットＰＫ１を受け取ると、前記乱数ＲＶ１に対応する予測時間ＰＴＭだけ待機し、待機中に前記パルス（ＰＬ１〜ＰＬ４）の送信を行うとともに通信状況管理部１３から供給される制御信号Ｓ１５が指示する動作を実行する部分である。制御信号Ｓ１５は、予測時間ＰＴＭの経過後にそのまま当該パケットＰＫ１を送信するか、上述したように直ちに（または、ランダムな時間が経過したあとで）同様な動作を繰り返すかのいずれかを、当該送信制御部１５に指示する。
【００４２】
なお、当該制御信号Ｓ１５が、予測時間ＰＴＭの経過後にそのまま当該パケットＰＫ１を送信することを指示するのは、予測時間ＰＴＭ内に前記パルス（ＰＢ１）などが検出されなかったケースであり、直ちに同様な動作を繰り返すことを指示するのは、検出されたケースである。
【００４３】
通信状況管理部１３は、前記受信制御部１０からの制御信号Ｓ１３で、他のノード（例えば、Ｎ３）が送信したパルス（例えば、図６に示したＰＢ１）などが受信されたことが伝えられると、当該制御信号Ｓ１５で、その時点ではパケットＰＫ１の送信を行わず、直ちに同様な動作を繰り返すことを指示する。
【００４４】
そのままパケットＰＫ１を送信する場合には、送信制御部１５が当該パケットＰＫ１をＲＦ部１６に渡し、ＲＦ部１６は、前記無線信号ＷＬ１として当該パケットＰＫ１の送信を行うことになる。
【００４５】
以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。
【００４６】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
ノードＮ１のカバーエリアＥ１内におけるノード密度が、図５（Ａ）に示すように小さい場合でも、図５（Ｂ）に示すように大きい場合でも、図１の確率分布にしたがえば、カバーエリアＥ１内の多くのノードは、確率的に、Ｋ４やＫ５のような比較的大きな値の衝突窓サイズを使用する可能性が高い。したがって、前記予測時間ＰＴＭが長くなる確率が高く、送信したいパケット（例えば、ＰＫ１）が発生しても待たされる時間が長いため、スループットは小さい。
【００４７】
しかし、図５（Ａ）のようにノード密度が低い場合、前記通信資源検知部１１が通信資源に余裕があると判定し、通信失敗検知部１２が通信に失敗していないと判定する確率が高いため、各ノードＮ１〜Ｎ３内の通信状況管理部１３が出力する係数（制御信号Ｓ１４）は、例えば上述したように、全体として図１と類似した指数関数的な図形であるが各衝突窓サイズの度数が異なる複数の図形の選択切り替えを指示すること等により、選択された図形が示す確率分布に対応する乱数発生が行われるように乱数発生部１４を制御する。
【００４８】
この指示に応じて選択されるのは、衝突窓サイズが小さな値（例えば、Ｋ０，Ｋ１など）の度数が、より高い図形（確率分布）であるから、確率的に、当初の図１の図形よりも、短い予測時間ＰＴＭが適用されやすくなる。このため、各ノード（Ｎ１など）で送信したいパケット（例えば、ＰＫ１）が発生してから待たされる時間が短くなり、各ノードＮ１〜Ｎ３のスループットが高くなる。同様な動作が繰り返されると、各ノードＮ１〜Ｎ３のスループットは徐々に高まって行く。これは、通信資源が従来よりも有効に活用され、通信資源の利用効率が高まることにもなる。
【００４９】
なお、図１上に一点鎖線で示した図形は、図２（Ｂ）に示した横に長い矩形状の図形である。２つの図形の面積が同じ値（１００％に対応）であるものとすると、本実施形態の指数関数的な形状の図形と従来の矩形状の図形の関係は、一例として、ほぼ図１に示した関係になる。図１から明らかなように、従来は、Ｄ１の分だけ本実施形態より大きな衝突窓サイズが適用される確率があったから、本実施形態の予測時間ＰＴＭは、長い場合でも、従来のＤ１の部分に比べると短いものとなる。
【００５０】
なお、必要な場合には、本実施形態でも、衝突窓サイズの最大値（Ｋ６に相当）が従来の最大値Ｓ５より大きな値となる指数関数的な図形を用いてもよいことは当然である。
【００５１】
一方、図５（Ｂ）のようにノード密度が高い場合には、前記通信資源検知部１１が通信資源に余裕がないと判定し、通信失敗検知部１２が通信に失敗したと判定する確率が高いため、各ノードＮ１、Ｎ１０〜Ｎ１６内の前記通信状況管理部１３が出力する係数（制御信号Ｓ１４）は、確率的に、大きい値の衝突窓サイズに対応するものとなるため、前記予測時間ＰＴＭが長くなって、スループットは低下する。しかしこれによって、衝突が起こりにくくなるから、通信の品質は維持されやすい。
【００５２】
また、本実施形態の場合、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すような一様な確率分布を切り替えて適用する場合と異なり、確率分布が一様ではなく、指数関数的な形状を持っているため、上述した振動現象の発生を抑制して安定した通信を実行することができる。本実施形態では、確率的にみて、多くのノードが一斉に係数（制御信号Ｓ１４）を同じ方向に切り替える可能性が低いからである。
【００５３】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
本実施形態によれば、通信の品質と効率を高めるとともに、通信を安定化させることができる。
【００５４】
（Ｂ）第２の実施形態
以下では、本実施形態が第１の実施形態と相違する点についてのみ説明する。
【００５５】
本実施形態は、上述した制御信号Ｓ１４による制御の実現法の１つを提案するものである。
【００５６】
これは、上述した、全体として図１と類似した指数関数的な図形であるが、各衝突窓サイズの度数が異なるものを複数用意し、それらの図形の選択を切り替えることに相当する操作を、係数の変化に応じて実行するケースに相当する。
【００５７】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成および動作
したがって、本実施形態が第１の実施形態と相違するのは、通信状況管理部１３の動作だけである。
【００５８】
この動作の概略は、図４（Ａ）および（Ｂ）に示す。
【００５９】
図４（Ａ）は、度数の値が異なる点を除いて図１とまったく同じ形式の図である。また、図４（Ｂ）は、度数の値と衝突窓サイズの最大値（図４（Ｂ）で最大値はＫ６）が異なる点を除いて図１とまったく同じ形式の図である。
【００６０】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）は類似した指数関数的な図形を示しているが、両者を比較すると、図４（Ａ）のほうが（Ｂ）より、衝突窓サイズの小さい値（Ｋ０やＫ１など）の度数が高く、短い予測時間ＰＴＭが用いられる確率が高い。また、確率が全部で同じ１００％になるようにするには、図４（Ａ）の図形と図４（Ｂ）の図形の面積は同じである必要がある。
【００６１】
なお、必要に応じて、図４（Ａ）と（Ｂ）のあいだに、これらの中間の特徴を持つ図形が１または複数存在していてもよいが、ここでは、説明を簡単にするために、図形は、図４（Ａ）と（Ｂ）の２つであるものとする。
【００６２】
各ノード（例えば、Ｎ１）は最初、通信状況管理部１３が制御信号Ｓ１４により図４（Ｂ）に応じた確率分布で乱数発生部１４に乱数を発生させるため、長い衝突窓サイズ（長い予測時間ＰＴＭ）が適用される確率が高くなって、小さなスループットで通信を開始する。しかし、前記通信資源検知部１１が通信資源に余裕があると判定し、通信失敗検知部１２が通信に失敗していないと判定すると、通信状況管理部１３が制御信号Ｓ１４により図４（Ａ）に応じた確率分布で乱数発生部１４に乱数を発生させるようになる。これによって、短い衝突窓サイズ（短い予測時間ＰＴＭ）が適用される確率が高くなってスループットがあがって行く。
【００６３】
もちろん、前記通信資源検知部１１が通信資源に余裕がないと判定したり、通信失敗検知部１２が通信に失敗したと判定した場合には、図４（Ｂ）から図４（Ａ）に切り替えて、衝突（電波干渉）が発生しにくくなるように制御することは当然である。
【００６４】
（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果と同等な効果を得ることができる。
【００６５】
加えて、本実施形態では、制御信号（Ｓ１４）による制御の比較的容易な実現法を示すことができる。
【００６６】
（Ｃ）他の実施形態
上記第１および第２の実施形態で、通信資源検知部１１は、通信資源に関する余裕の度合いが所定値より高いか否かを判定したが、余裕の度合いを３段階以上の精度で特定してもよいことは当然である。
【００６７】
なお、上記第１および第２の実施形態にかかわらず、１つのノード内には、前記通信資源検知部１１と通信失敗検知部１２のいずれか一方だけを設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、１つのノード内に上記第１および第２の実施形態のように、通信資源検知部１１と通信失敗検知部１２の２つを設けた場合、実際には両者が矛盾する判定結果を出すことも起こり得るため、そのような場合に調停を行う手段を用意しておくとよい。
【００６９】
さらに、図６に関しては様々な変形が可能である。例えば、予測時間ＰＴＭの区間（Ｔ０〜Ｔ１）とパケットＰＫ１の送信区間（Ｔ１〜Ｔ２）のあいだにランダムな長さの時間を挿入するようにしてもよい。この場合、予測時間ＰＴＭ中に他のノードが送信したパルス（ＰＢ１）などが受信されなくても、このランダムな長さの時間を経過したあとでなければ、パケットＰＫ１の送信を行うことができない。
【００７０】
なお、上記第１および第２の実施形態では、指数関数的な形状を持つ確率分布（図１，図４（Ａ）および（Ｂ））を用いたが、この形状は、必ずしも指数関数的なものでなくてもよい可能性がある。
【００７１】
例えば、放物線的な形状や、傾きを持つ直線（直角三角形）的な形状を持つ確率分布などでも、ほぼ同等な効果が得られる可能性がある。
【００７２】
また、本発明がアドホックネットワークに適用できることは当然である。
【００７３】
なお、本発明では、各ノードが高度な移動性を有することは必ずしも必須ではない。例えば、各ノードが据え置き型のパソコンなどであっても、無線ＬＡＮカードを装着し、ＬＡＮへのノードの新たな追加や、それまで存在していたノードのＬＡＮからの削除などが比較的頻繁に行われる場合などには、同様な問題が発生し得るからである。
【００７４】
また、上記第１および第２の実施形態では無線通信を行ったが、本発明は有線通信にも適用することが可能である。一例として、電灯線を用いた通信などでは、有線通信であっても、ＣＳＭＡ／ＣＡが用いられる。
【００７５】
さらに、本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡ以外の競合型の伝送媒体アクセス制御方式にも適用できる可能性がある。
【００７６】
以上の説明でハードウエア的に実現した機能の大部分はソフトウエア的に実現することが可能であり、ソフトウエア的に実現した機能のほとんどすべてはハードウエア的に実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施形態で使用する衝突窓サイズの確率分布を示す概略図である。
【図２】従来の衝突窓サイズの確率分布を示す概略図である。
【図３】第１、第２の実施形態にかかる無線通信システムで使用されるノードの内部構成例を示す概略図である。
【図４】第２の実施形態で使用する衝突窓サイズの確率分布を示す概略図である。
【図５】第１、第２の実施形態にかかる無線通信システムの全体構成例を示す概略図である。
【図６】衝突窓サイズに応じた予測時間を示すタイムチャートの一例である。
【符号の説明】
【００７８】
１０…受信制御部、１１…通信資源検知部、１２…通信失敗検知部、１３…通信状況管理部、１４…乱数発生部、１５…送信制御部、１６…ＲＦ部、１６Ａ…キャリアセンス部、Ｎ１〜Ｎ３，Ｎ１０〜Ｎ１６…ノード、Ｅ１…カバーエリア、ＰＫ１，ＰＫ２…パケット、ＰＴＭ…予測時間。
【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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