(57)【要約】  【課題】  アドホックネットワークにおけるフラッディングの電力効率と発見効率を向上させ、無駄なデータ中継伝送とデータ廃棄を抑制してネットワークシステム全体のエネルギー浪費を減少させる。  【解決手段】  無線ノードが、自局の回りの無線ノードの位置を把握しておき、送信先ノードの方向に指向性を持って送信データを中継していく。また、送信データに対するＡＣＫを例えば無指向性で送信し、最先にＡＣＫを送信した無線ノードに中継の優先権を与える。同じ送信データを受信した場合、中継しないことにより、中継の無限ループを防止する。  【選択図】  図１
2007019574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信により、送信元ノードから送信先ノードに他のノード（以下、中継ノードという）を介して送信データを送信する無線通信システムが行う無線通信方法であって、
各ノードが、自局を中心としたときの他のノードの全部または一部の向きと、他のノードの識別子と、を対応付けて記憶する位置記憶ステップと、
送信元ノードが、送信先ノードの識別子を含む送信データを、前記位置記憶ステップで記憶している送信先ノードに向かって送信する送信ステップと、
前記送信データを受信した中継ノードが、受信した送信データに含まれる前記送信先ノードの識別子に基づいて、前記位置記憶ステップで記憶している送信先ノードの向きを特定し、その向きに前記送信データを送信する中継ステップと、
を含む無線通信方法。
【請求項２】
前記送信ステップにおいて、前記送信元ノードは、前記送信先ノード識別子と、前段ノード識別子としての自局の識別子と、送信元ノード識別子と、前記送信元ノードが前記送信データに付与するデータ識別子と、を有する識別コードを含む送信データを送信し、
前記中継ステップにおいて、前記中継ノードは、受信した前記送信データに含まれる識別コード中の前段ノード識別子を自局の識別子に書き換えて送信することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記送信データを受信した中継ノードのうち第１中継ノードが、前記送信データの受信通知を、前記送信データの送信範囲よりも広い範囲に向かって送信する受信通知ステップと、
前記第１中継ノード以外の第２中継ノードが、前記第１中継ノードからの前記受信通知の受信に応じ、前記中継ステップの実行を停止する第１中継停止ステップと、
をさらに含む、請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記受信通知ステップにおいて、前記第１中継ノードは、自局が受信した前記送信データ中の識別コードを含む受信通知を送信し、
前記第１中継停止ステップにおいて、前記第２中継ノードは、自局が受信した送信データ中の識別コードと、自局が過去に受信した受信通知中の識別コードと、を比較し、比較結果に基づいて前記中継ステップの実行を停止する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記送信データを受信した任意のノードが、受信した送信データ中の識別コードに含まれる送信先ノード識別子と、自局の識別子と、に基づいて、自局宛の送信データであるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで自局宛の送信データであると判断した場合、前記ノードは前記中継ステップの実行を停止する第２中継停止ステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記送信データを受信した任意のノードが、受信した送信データ中の識別コードに含まれる送信先ノード識別子と、自局の識別子と、に基づいて、自局宛の送信データであるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップで自局宛送信データと判断した場合、受信した送信データ中の識別コードに含まれる前段ノード識別子を自局の識別子に書き換え、書き換え後の識別コードを含む受信通知を送信する送信先応答ステップと、
前記受信通知を受信した任意のノードが、識別コード中の前段ノード識別子と送信先ノード識別子とを比較し、両者が一致する場合、受信した識別コードを含む受信通知を送信する応答中継ステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記送信先応答ステップ及び前記応答中継ステップにおいて、受信通知は前記送信元ノードに向けて指向性を持って送信されることを特徴とする、請求項６に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記送信ステップにおいて、前記送信元ノードは、中継上限回数を含む送信データを送信し、
前記中継ステップにおいて、前記中継ノードは、受信した送信データ中の中継上限回数よりも１回分少ない中継上限回数を含む送信データを送信し、
前記送信データを受信した任意のノードは、受信した送信データ中の中継上限回数に基づいて、受信した送信データをさらに中継するか否かを判断し、判断結果に応じて前記中継ステップの実行を停止する第３中継停止ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項９】
各ノードは、送信ステップまたは中継ステップにおいて送信した送信データに対する受信通知が所定時間以内にない場合、前記送信データに対する受信通知が得られるまで、送信データの送信出力を段階的に強める出力調整ステップをさらに含む、請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
無線通信により、送信元ノードから送信先ノードに他のノードを介して送信データを送信する無線通信システムに含まれる無線ノードであって、
自局を中心としたときの他のノードの全部または一部の向きと、他のノードの識別子と、を対応付けて記憶する位置記憶手段と、
送信先ノードの識別子を含む送信データを、前記位置記憶手段が記憶している送信先ノードに向かって送信する送信手段と、
前記送信データを受信した場合、受信した送信データに含まれる前記送信先ノードの識別子に基づいて、前記位置記憶手段が記憶している送信先ノードの向きを特定し、その向きに前記送信データを送信する中継手段と、
を含む無線通信手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線送受信装置（以下、無線ノードという）を含む無線通信ネットワークシステムに関する。さらに詳しくは、電池駆動の無線ノードを含むアドホックネットワークにおける、データ中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークシステムでは、通信可能範囲内の複数の無線ノードが、互いにデータを送信及び受信する。各無線ノードは、ある時は、他の無線ノードからのデータをさらに他の無線ノードに中継する。また、各無線ノードは、ある時には、送信元ノードとなって、他の無線ノードを中継ノードとして活用しながら、送信先ノードにデータを送信する。
【０００３】
このように、無線ノードは、その時々の通信環境に適応して柔軟なトポロジーを持つネットワークを自立的に構築し、いわゆるアドホックネットワークを随時形成している。このようなアドホックネットでは、無線ノードがデータを送信したい時には、自局の電波の届く範囲に存在する近隣の無線ノードを探し出してデータを送信する。この繰り返しによって中継動作を連続させることにより、目的の無線ノードまでデータが伝送される。その際、中継毎にデータの伝送遅延が生じるとともに中継を担当する無線ノードの電力も消費する。そのため、目的の無線ノードまでの経路を最小の中継回数になるように選べば、伝送遅延及び消費電力の観点から有利となる。そのため、アドホックネットワークにおける中継の最適経路を求める方法が各種考案されている。
【０００４】
例えば、経路制御情報を無線ノード間で広域に送受信し、取得した複数の経路情報から最適な経路を選択するという方法が挙げられる。経路制御情報とは、経路を探索するための問い合わせ情報や、その問い合わせに対する経路情報などである。この方法は、経路制御情報をアドホックネットワーク全体に洪水のように流通させて経路探索するため、フラッディング(flooding)方式と呼ばれている。
【０００５】
従来のフラッディング方式としては、特許文献１や特許文献２に記載の方式が挙げられる。特許文献１では、各無線ノードのサービスエリアが重なりあるように無線ノードを配置し、ブロードキャスト伝送によって次々と中継伝送していく方法が開示されている。
【０００６】
図１１は特許文献２に記載された従来の無線アドホック通信方法の通信状態を示す。
【０００７】
図１１に記載の無線ネットワークシステムでは、送信元ノードＮ１から送信先ノードＮ２にアドホック通信によってデータ伝送する。データは、中継ノードＮａ，Ｎｂなどを経由して中継伝送される。各無線ノードを中心にして描かれた同心円は、各無線ノードのサービスエリアを示す電界強度分布であり、このサービスエリア内の他の無線ノードに対して通信が可能であることを示している。
【０００８】
送信元ノードＮ１は、データ伝送に先立って経路制御情報の一種である接続要求メッセージを宛先不詳の状態のままブロードキャスト伝送する。ただし、最終宛先である送信先ノードのアドレスは、接続要求メッセージに記述されている。中継ノードＮａと中継ノードＮｂとは、送信元ノードＮ１のサービスエリア内に存在するため、接続要求メッセージを受信し、同様に宛先不詳の状態のまま接続要求メッセージをブロードキャスト伝送して自局サービスエリア内の次の無線ノードに向かって中継伝送する。これら一連の手順の繰り返しによって最終的に目的の送信先ノードＮ２に接続要求メッセージが到達する。復路に関しても同様にして、経路制御情報の一種である接続応答メッセージを送信先ノードＮ２から送信元ノードＮ１に伝送し、アドホック通信路を確立する。その際、どのパスを最終的に通信経路とするかは、往路の接続要求メッセージの伝送時に同時に収集した各無線ノードの能力情報などを手がかりに決定される。
【特許文献１】特開平８−９７８２１号公報
【特許文献２】特開２００４−４８４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したような従来の構成では、アドホックネットワークにおける経路決定が、経路制御情報のフラッディングによる経路発見で行われる。そのため、全方位に対して経路制御情報をブロードキャスト伝送する必要があり、電力効率及び発見効率が悪いという問題がある。
【００１０】
また、最適なパスを決定するために、経路制御情報を伝送する過程において、各無線ノードの能力状態を検出して同時にその能力状態の情報も伝送する必要がある。そのため、各無線ノードにおける処理手順が複雑になるという問題がある。
【００１１】
さらに、全方位に対してブロードキャスト伝送するため、送信先ノードと全く逆方向へブロードキャストによる中継伝送が伝搬して行く。伝搬した経路制御情報は、最終的には時間切れやデータ寿命切れ等により廃棄される可能性がある。すなわち、これら多くの経路制御情報の伝送に要した電力エネルギーが、無駄になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、前述したような従来の問題点を解決するもので、無線ノード間でのデータの中継において、各無線ノードの電力効率及び経路発見の効率を向上させることを目的とする。また、最適な中継パスを発見するための手順を簡略化することを目的とする。さらに、無駄なデータの中継伝送やデータ廃棄を抑制し、ネットワークシステム全体のエネルギー浪費を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明１は、無線通信により、送信元ノードから送信先ノードに他のノード（以下、中継ノードという）を介して送信データを送信する無線通信システムが行う無線通信方法を提供する。この方法は、下記のステップを含む。
・各ノードが、自局を中心としたときの他のノードの全部または一部の向きと、他のノードの識別子と、を対応付けて記憶する位置記憶ステップ、
・送信元ノードが、送信先ノードの識別子を含む送信データを、前記位置記憶ステップで記憶している送信先ノードに向かって送信する送信ステップ、
・前記送信データを受信した中継ノードが、受信した送信データに含まれる前記送信先ノードの識別子に基づいて、前記位置記憶ステップで記憶している送信先ノードの向きを特定し、その向きに前記送信データを送信する中継ステップ。
【００１４】
送信元ノードや中継ノードを含むすべての無線ノードは、自局から見た送信先ノードの向きを前もって認識しているので、その向きに送信データをブロードキャスト送信する。伝送する送信データには、例えば送信先アドレスなどの送信先ノード識別子が含まれているので、途中の中継ノードは、送信先識別子に基づいて送信先ノードの向きを特定し、送信先ノードの向きに送信データをブロードキャスト送信する。この繰り返しにより、小電力で目的の送信先ノードに送信データを伝搬することができる。
【００１５】
本発明２は、前記発明１において、前記送信ステップにおいて、前記送信元ノードは、前記送信先ノード識別子と、前段ノード識別子としての自局の識別子と、送信元ノード識別子と、前記送信元ノードが前記送信データに付与するデータ識別子と、を有する識別コードを含む送信データを送信する無線通信方法を提供する。この方法の前記中継ステップにおいて、前記中継ノードは、受信した前記送信データに含まれる識別コード中の前段ノード識別子を自局の識別子に書き換えて送信する。
【００１６】
本発明の構成では、送信データに送信先ノード識別子が含まれるため、送信先ノードが送信データを受信した場合は、その送信データが自局宛であることを検出できる。
【００１７】
送信データには常に前段ノード識別子が含まれるため、中継毎に識別コードがユニークな値になる。そのため、中継ノードが異なるだけの他の送信データとの重複を回避できる。ここで、前段ノードとは、送信データを受信したノードから見て、１つ上流側のノードである。送信元ノードから送信される送信データには、前段ノードの識別子として送信元ノード自身の識別子が記述される。
【００１８】
また、送信データに送信元ノードの識別子が含まれていれば、送信先ノードは、最終の受信通知を送信元ノードに向けて送信することができる。
【００１９】
さらに、送信元ノードによって付与されるデータ識別子により、同一送信元から同一送信先への複数の送信データが個々にユニークな識別コードを有する。従って、送信データが１つのノードで重複することを回避できる。
【００２０】
本発明３は、前記発明２において、下記ステップをさらに含む無線通信方法を提供する。
・前記送信データを受信した中継ノードのうち第１中継ノードが、前記送信データの受信通知を、前記送信データの送信範囲よりも広い範囲に向かって送信する受信通知ステップ、
・前記第１中継ノード以外の第２中継ノードが、前記第１中継ノードからの前記受信通知の受信に応じ、前記中継ステップの実行を停止する第１中継停止ステップ。
【００２１】
中継ノードは、データの正常受信通知や異常受信通知を、例えば３６０度の向きに送信する。このように、送信データに比して受信通知の送信の指向性を緩和することにより、同じ送信データを受信した他の中継ノードに対し、優先権を主張することができる。なぜなら、中継ノードＮａからの受信通知を受信した他の中継ノードＮｂ，Ｎｃ・・・は、送信データの中継を停止するからである。
【００２２】
本発明４は、前記発明３において、前記受信通知ステップにおいて、前記第１中継ノードは、自局が受信した前記送信データ中の識別コードを含む受信通知を送信する無線通信方法を提供する。この方法の前記第１中継停止ステップにおいて、前記第２中継ノードは、自局が受信した送信データ中の識別コードと、自局が過去に受信した受信通知中の識別コードと、を比較し、比較結果に基づいて前記中継ステップの実行を停止する。
【００２３】
前段ノード識別子Ｎａ，送信先ノード識別子Ｎ２を含む送信データ（Ｎａ，Ｎ２）を受信した中継ノードは、その後同一の識別子（Ｎａ，Ｎ２）を含む受信通知を受信すると、送信データ（Ｎａ，Ｎ２）の中継を停止する。他の中継ノードが送信データを中継するからである。したがって、複数の中継ノードによる同一送信データの輻輳を防止することができる。また、過去に中継した送信データを再び違う経路から受信しても、再度中継することを防止できる。したがって、中継ノードが受信応答を受け損なうなどのアクシデントにより、中継途中で経路が分岐して再度同一の送信データが中継されてきても、重複中継を防止できる。その結果、無駄なデータ中継を抑制することができる。
【００２４】
本発明５は、前記発明２において、下記ステップをさらに含む無線通信方法を提供する。
・前記送信データを受信した任意のノードが、受信した送信データ中の識別コードに含まれる送信先ノード識別子と、自局の識別子と、に基づいて、自局宛の送信データであるか否かを判断する判断ステップ、
・前記判断ステップで自局宛の送信データであると判断した場合、前記ノードは前記中継ステップの実行を停止する第２中継停止ステップ。
【００２５】
送信データを受信した送信先ノードが自局宛の送信データであることを検出した場合、それ以上の中継を中断することにより、無駄な送信データの伝搬を減少させることができる。
【００２６】
本発明６は、前記発明２において、下記ステップをさらに含む無線通信方法を提供する。
・前記送信データを受信した任意のノードが、受信した送信データ中の識別コードに含まれる送信先ノード識別子と、自局の識別子と、に基づいて、自局宛の送信データであるか否かを判断する判断ステップ、
・前記判断ステップで自局宛送信データと判断した場合、受信した送信データ中の識別コードに含まれる前段ノード識別子を自局の識別子に書き換え、書き換え後の識別コードを含む受信通知を送信する送信先応答ステップ、
・前記受信通知を受信した任意のノードが、識別コード中の前段ノード識別子と送信先ノード識別子とを比較し、両者が一致する場合、受信した識別コードを含む受信通知を送信する応答中継ステップ。
【００２７】
送信先ノードが送信した受信通知の識別コードにおいて、送信先ノード識別子と前段ノード識別子とが一致すると、中継ノードは、送信先ノードからの受信通知であると認識する。この受信通知は、識別コードを書き換えることなく送信元ノードまで到達する。従って、送信元ノードでは、データ識別子毎に送信の成功／失敗を管理することができる。
【００２８】
本発明７は、前記発明６において、前記送信先応答ステップ及び前記応答中継ステップにおいて、受信通知は前記送信元ノードに向けて指向性を持って送信される無線通信方法を提供する。
【００２９】
送信先ノードから送信元ノードに中継される受信通知を、送信元ノードの向きに指向性を持たせて送信することにより、送信先ノードからの受信通知の伝送において、無駄な伝送を抑制し、システム全体の電力を省略することができる。
【００３０】
本発明８は、前記発明１において、前記送信ステップにおいて、前記送信元ノードは、中継上限回数を含む送信データを送信する無線通信方法を提供する。この方法では、前記中継ステップにおいて、前記中継ノードは、受信した送信データ中の中継上限回数よりも１回分少ない中継上限回数を含む送信データを送信する。また、この方法は、前記送信データを受信した任意のノードが、受信した送信データ中の中継上限回数に基づいて、受信した送信データをさらに中継するか否かを判断し、判断結果に応じて前記中継ステップの実行を停止する第３中継停止ステップをさらに含む。
【００３１】
送信元ノードは中継回数の制限を設定することができる。例えば、中継の度に減算されていく中継履歴番号を各無線ノードが監視し、受信した送信データの中継履歴番号が“０”であれば、それ以上の中継を停止する。これにより、中継過程で受信応答を万一見逃して中継伝送が複数路に分岐しても、中継回数制限によって無限に無駄な中継を繰り返すことを阻止できる。また、電波状況によって指向性伝送が十分に性能を発揮できないような場合でも、送信先ノードの存在しない方向に中継が伸びて行き、無限に中継を繰り返すことを阻止できる。その場合は、送信元ノードのタイムアウトによって再送処理が行われる。
【００３２】
本発明９は、前記発明１において、各ノードは、送信ステップまたは中継ステップにおいて送信した送信データに対する受信通知が所定時間以内にない場合、前記送信データに対する受信通知が得られるまで、送信データの送信出力を段階的に強める出力調整ステップをさらに含む無線通信方法を提供する。
【００３３】
自局のサービスエリア内に他の無線ノードが存在しない場合でも送信電力を上げてサービスエリアを拡大することによって、次の局へ送信データを中継伝送することができる。しかも、徐々に送信電力を上げてその都度受信通知の有無を確認するため、必要最小限の電力で送信することができ、送信電力の最適設定が可能になる。
【００３４】
また、受信通知があれば、増幅した送信出力を通常に戻すとよい。送信の都度、最適な送信電力を調整することができる。受信通知が異常受信を示している場合、タイムアウト処理を行わずに直ちに送信電力を増加し、送信データを再送してもよい。
【００３５】
本発明１０は、無線通信により、送信元ノードから送信先ノードに他のノード（以下、中継ノードという）を介して送信データを送信する無線通信システムに含まれる無線ノードを提供する。この無線ノードは、下記手段を有している。
・自局を中心としたときの他のノードの全部または一部の向きと、他のノードの識別子と、を対応付けて記憶する位置記憶手段、
・送信先ノードの識別子を含む送信データを、前記位置記憶手段が記憶している送信先ノードに向かって送信する送信手段、
・前記送信データを受信した場合、受信した送信データに含まれる前記送信先ノードの識別子に基づいて、前記位置記憶手段が記憶している送信先ノードの向きを特定し、その向きに前記送信データを送信する中継手段。
【００３６】
この無線ノードを含む無線通信システムは、前記発明１の方法を実行し、前述の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明を用いれば、送信元ノードや中継ノードを含むすべての無線ノードが自局から見た送信先ノードの向きに向かって指向性を高めてブロードキャスト伝送を行う。その結果、少ない電力及び短い通信経路で、送信データを目的の送信先ノードに伝送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
＜第１実施形態＞
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３９】
（１）発明の概要
（１−１）無線通信システム
図１は、本発明の第１実施形態における無線通信システムの構成図である。無線通信システム１００は、複数の無線ノードＮを含んで構成される。以下では、説明を容易にするために、データの送信元ノードＮ１から送信先ノードＮ２に、他の無線ノードＮａ、Ｎｂ・・・（以下、中継ノードという）を中継してデータを送信する場合を例に取る。データ中継のための通信経路は、アドホックネットワークにおいて随時的に形成される。
【００４０】
このシステムでは、送信元ノードＮ１から送出された送信データは、中継ノードＮａに受信・中継され、中継ノードＮｂに受信・中継され、これを繰り返して最終宛先の送信先ノードＮ２に到達する。これにより、送信データの往路の送信が完了する。復路においても同様に、送信先ノードＮ２からの正常応答信号あるいは異常応答信号（以下、まとめて受信通知と言うことがある）が、中継ノードを経て送信元ノードＮ１に中継される。これにより、一つの通信セッションが完結する。
【００４１】
各無線ノードは、多方向に向かって設けられたアンテナを有し、多方向に電波を送信し、多方向から電波を受信する。本実施形態では、各無線ノードは、自局を中心として東西南北の４方向に向かって設けられたアンテナを有している。
【００４２】
（１−２）動作
図２ａ〜図２ｆは、無線通信システム１００の動作を示す説明図である。まず、図２ａに示すように、送信元ノードＮ１は、送信先ノードＮ２の向きに、ＩＤコードαを持つ送信データ（以下、単に送信データαという）を送信する。送信先ノードＮ２の向きは、後述する位置学習機能により学習済である。ＩＤコードとは、送信データを無線システム全体で識別する識別子である。ＩＤコードについては、詳細を後述する。送信データαは、複数の中継ノードＮａ，Ｎｐに受信される。
【００４３】
図２ｂは、送信データαを受信した中継ノードＮａ，Ｎｐのうち、中継ノードＮａが、中継ノードＮｐよりも早く受信通知を、例えば全方向に送信する。図では、受信通知として、正常応答“ＡＣＫ”を示している。この受信通知は、送信データαと同じＩＤコードαを含む（以下、受信通知αという）。受信通知を広範囲に送信することにより、中継ノードＮａの周囲のより多くの中継ノードに受信通知を送信する。これにより、いち早く受信通知を送信した中継ノードＮａは、同じ送信データαを受信した他の中継ノードＮｐに対し、送信データαを中継する優先権を得る。他の中継ノードＮｐは、中継ノードＮａからの受信通知を受信すると、送信データαの中継を停止する。この手順により、送信データαの中継処理の輻輳が防止される。
【００４４】
図２ｃに示すように、中継ノードＮａが送信データを送信先ノードＮ２の向きに送信する。このとき、送信データのＩＤコードは、αからβに書き換えられる。送信データβは、中継ノードＮｂ、Ｎｈ，Ｎｊに同時に受信される。
【００４５】
図２ｄに示すように、送信データβを受信した中継ノードのうち、中継ノードＮｂが最初に受信通知βを送信したとする。そうすると、送信データは、中継ノードＮｂによってさらに中継され、他の中継ノードＮｈ，Ｎｊは中継を停止する。
【００４６】
図２ｅは、前述の中継を繰り返すことにより、送信データが中継ノードＮｇから送信先ノードＮ２に到達することを示す。
【００４７】
図２ｆは、自局宛の送信データを受信した送信先ノードＮ２は、正常応答信号（図中ＡＣＫ）または異常応答信号（例えばＮＡＣＫ）を、送信元ノードＮ１の向きに送信する。この応答信号は、順次中継され、送信元ノードＮ１に到達する。
【００４８】
（２）無線ノードの構成
図３は、本発明の第１実施形態における無線ノードのブロック図である。無線ノードは、以下の構成要件を含む。
（ａ）ＣＰＵ１０１：無線ノード各部の制御と送受信データ処理を行う。ＣＰＵ１０１の機能については、詳細を後述する。
（ｂ）ＲＯＭ１０２：データ処理プログラムや送受信処理プログラムを格納する
（ｃ）ＲＡＭ１０３：ＣＰＵ１０１のワークメモリとして機能する。
（ｄ）タイマ１０４：計時する。
（ｅ）電池１０５：無線ノードのＣＰＵをはじめとする各部に電源Ｐ１を供給する。電源Ｐ１は電池１０５の出力であって、常時電源を供給するラインである。電源Ｐ１は、受信部１１０、切替制御部１０８、切替部１１３、着信検出部１１４及びダイバーシティアンテナ１０９に供給されており、電波受信に最低限必要なこれらの部位に常時電源を供給する。無線ノードＮは、これら部位を用いて必要最低限の受信状態を維持し、他の無線ノードからの信号を受信する。この状態をスリープモードと呼ぶ。
（ｆ）変調部１０６：送信データを変調する。
（ｇ）送信部１０７：ＩＦ信号を高周波変換する。
（ｈ）切替制御部１０８：ダイバーシティアンテナ１０９の接続を、送信部１０７と受信部１１０との間で切り替える。
（ｉ）ダイバーシティアンテナ１０９：電波の送受信を行う。この例では、ダイバーシティアンテナ１０９は、４方向に向かって設けられている。この構成により、無線ノードＮを中心とした東西南北の関係にある４方位にそれぞれアンテナの指向性を持たせることができる。この構成を用いることで、送信先ノードの方向をねらった電波送出が可能になる。
（ｊ）受信部１１０：高周波受信信号からＩＦ信号を抽出する。
（ｋ）復調部１１１：ＩＦ信号を復調して受信データを再生する。
（ｌ）切替部１１３：ダイバーシティアンテナの指向性を切り替える
（ｍ）着信検出部１１４：受信部１１０から出力されたＩＦ信号Ｓ５のレベルを監視し、同一周波数帯を使用する他の無線ノードＮからの信号の着信を検出して着信信号Ｓ１０を出力する。
（ｎ）電源分配部１１５：電池１０５の出力を切替制御する電力スイッチ。電源Ｐ２を出力する。電源Ｐ２は、電源Ｐ１によって電源が供給されている部位以外の部位に供給される。着信があった場合、着信検出部１１４からの着信信号Ｓ１０によって電源分配部１１５のゲートが開けられ、電源Ｐ２のラインにも電力が供給される。この作用により無線ノード全体がすべて駆動する。この状態をフル動作モードと呼ぶ。
【００４９】
上記の構成を有する無線ノードＮは、送信モード及び受信モードにおいて、次のように動作する。また、送信モード及び受信モードにおいて、ＣＰＵ１０１は、後述する機能を実現する。
【００５０】
（送信モード）
送信モードでは、ＣＰＵ１０１は、ワークメモリとしてＲＡＭ１０３を用いながらＲＯＭ１０２に格納されているプログラム群の中から必要なプログラムを実行し、送信データＳ１を作成する。送信データＳ１は変調部１０６によってＩＦ信号Ｓ２に変調処理され、ＩＦ信号Ｓ２は送信部１０７によって高周波送信信号Ｓ３に高周波変換および電力増幅される。このとき、ＣＰＵ１０１が制御するチャンネル選択信号Ｓ７によって送信部１０７にチャンネル番号が指定され、指定されたチャンネルの周波数で高周波変換が行われる。チャンネル番号が異なれば使用する送信周波数も異なるので、他の無線ネットワークシステムとの混信は回避される。高周波送信信号Ｓ３は、切替制御部１０８によってダイバーシティアンテナ１０９に送り出され、電波として送信される。切替制御部１０８は、送受信切替信号Ｓ８によって送信モードに設定されている。また、ＣＰＵ１０１が指定するアンテナ切替信号Ｓ９によって送信電波の指向性が指定され、指定された指向性で切替部１１３がダイバーシティアンテナ１０９を制御する。
【００５１】
（受信モード）
一方、受信モードでは、他の無線ノードなどを含む他局の電波は、ダイバーシティアンテナ１０９によって受信されて高周波受信信号Ｓ４となる。ＲＦ切替信号Ｓ８によって受信モードに設定された切替制御部１０８によって、高周波受信信号Ｓ４は受信部１１０に入力される。受信部１１０は、ＣＰＵ１０１が制御するチャンネル選択信号Ｓ７によって指定されたチャンネルの周波数で同調を行い、ＩＦ信号Ｓ５を抽出する。ＩＦ信号Ｓ５は、復調部１１１にて復調処理されて受信データＳ６が再生され、これがＣＰＵ１０１に入力される。
【００５２】
（ＣＰＵの機能）
前記送信モード及び受信モードにおいて、ＣＰＵ１０１は次のように動作する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されているプログラムを必要に応じて選択する。たとえば、送信データのフォーマット処理や受信データの解析処理などを行うプログラムや、無線ノードのシステム動作アプリケーションプログラムは、データ処理プログラムとしてＲＯＭ１０２に格納されている。また、データの送受信に必要な通信手順、処理プログラム、変調部１０６から復調部１１１に至る高周波ブロックの制御等を含む送受信処理プログラムは、ＲＯＭ１０２に格納されている。通信処理タイミングやその他のＣＰＵ処理のために必要なタイミングは、タイマ１０４で常時計時処理が行われた計時結果からＣＰＵ１０１が必要に応じて算出することにより、それら必要なタイミングを取得する。
【００５３】
なお、通信においては、ＣＰＵ１０１では、ソフトウエア処理によって送信データＳ１に誤り訂正符号を付加し、一方で受信データＳ６に誤り訂正処理を施す。この処理により、伝送路が訂正能力内の符号誤り率である電波状態にある場合には、エラーフリーの送受信を行う。これにより、通信の信頼性を高めることができる。
【００５４】
さらに、あらかじめ定めた規定の時間以上に無通信の状態が続いた場合、ＣＰＵ１０１から電源分配部１１５に対してスリープモード移行信号Ｓ１１が出力される。電源分配部１１５は、スリープモード移行信号Ｓ１１の入力によって電源Ｐ２を遮断し、無線ノードＮをスリープモードに移行させる。スリープモード時は、切替制御部１０８を受信状態に設定し、切替部１１３により受信アンテナを無指向性状態に設定しておけば、全方位からの着信を待ち受けすることができる。無線ノードＮは、他ノードからの送信データや受信通知を中継する中継動作時のみ無線ノード各部の電源を投入し、それら中継動作が終了して規定時間経過すれば低消費電力状態のスリープモードに入る。これにより、無線ノードの消費電力を抑え、電池１０５の寿命を延ばすことができる。
【００５５】
（３）データフォーマット
次に、無線ノードＮが送信する送信データ及び受信通知のデータフォーマットについて説明する。
【００５６】
（３−１）送信データフォーマット
図４（ａ）は、無線ノードが送信データを送信するための送信データフォーマットの一例である。送信データフォーマットでは、１パケットは、（ｉ）ヘッダコード、（ii）ＩＤコード、（iii）中継履歴番号、（iv）誤り訂正符号及び（ｖ）データペイロード、の各フィールドを有している。以下に各フィールドについて説明する。
【００５７】
（ｉ）ヘッダコード
ヘッダコードは、さらに以下のフィールドを含む。
【００５８】
(1)プリアンブル：受信側無線ノードの復調部１１１内のＰＬＬが再生クロックを引き込むための情報である。
【００５９】
(2)同期パターン：動機パターンは、プリアンブルに続いて伝送される直列ビットデータにおいて、バイトアラインの先頭を示す。同期パターンは、受信ストリーム中の他のデータワードによってエミュレーションされて誤検出される確率を抑えるために、バイオレーションコード（違反符号）などの通常では受信ストリーム中には出現しないようなユニークワードを用いて検出精度を高めることが好ましい。
【００６０】
(3)コマンドフィールド：送信データの種類および送信データの内容が通信プロトコル上の制御信号である場合、その制御コマンド種別などが格納される。
【００６１】
(4)データ長：可変長データとその可変長データに付随するコードとを総合したデータの長さを示す。
【００６２】
(5)エラーチェックコード：ヘッダコードにおける符号誤りを検査するための情報である。フレームヘッダには、無線ノードのデータ受信処理において、コマンドやデータ長などプロトコル上重要なデータが格納されている。そのため、伝送路符号誤りによる誤動作を防止するために、単独でエラーチェックコードを設け、信頼性を高めることが好ましい。
【００６３】
（ii）ＩＤコード
ＩＤコードは、さらに以下のフィールドを含む。この例では、無線ノードの識別子として、ネットワークアドレスを用いている。
【００６４】
(1)中継アドレス（前段ノード識別子に相当）：送信データを受信して転送する無線ノード、すなわち送信データを中継した無線ノード自身のアドレス。送信データの中継アドレスは、中継毎に無線ノードによって自局アドレスに書き換えられる。従って、中継毎にＩＤコードが変化するので、各ＩＤコードは、アドホックネットワーク上に時間的な遅延を持って存在しうる他のＩＤコードとは重複しない。
【００６５】
(2)送信先アドレス：送信先無線ノードＮ２のアドレス。すなわち、送信データの宛先アドレス。
【００６６】
(3)送信元アドレス：送信元無線ノードＮ１のアドレス。すなわち、送信データの送信元アドレス。
【００６７】
(4)データ番号（データ識別子に相当）：送信元ノードが送信データを識別する情報。データ番号と送信元アドレスとを組み合わせることにより、送信データが特定される。すなわち、アドホックネットワーク上のすべての送信データは、それぞれ送信元アドレス及びデータ番号の組み合わせで識別可能である。
【００６８】
（iii）中継履歴番号
本実施形態では、中継履歴番号は、送信データの中継の度にディクリメントされる。その初期値は送信元無線ノードＮ１によって設定される。各無線ノードＮが中継履歴番号を監視し、中継履歴番号が“０”以下になると、それ以上の送信データの中継を停止する。これにより、送信元無線ノードは中継回数の制限を設定することができ、送信データの中継により無線ネットワークシステム全体の通信量が増加しすぎるのを防止することができる。
【００６９】
（iv）誤り訂正符号
誤り訂正符号は、ＩＤコードと中継履歴番号とに対して演算される。エラーチェックとともに消失訂正まで行うことにより、アドホック通信手順上重要なＩＤコードと中継履歴番号の伝送の信頼性を高めることができる。誤り訂正符号は、符号のランダム誤りに良好な誤り検出訂正性能を示すもの、例えばリードソロモン符号などを使用することができる。
【００７０】
（ｖ）データペイロード
データペイロードは、ユーザに開放されたデータ格納領域である。ユーザデータには、インターリーブ処理が施されていることが好ましい。そうすれば、伝送時にデータ符号にバースト誤りが生じても、受信側でインターリーブを解除すればバースト誤りがランダム誤りに分散するからである。なお、ユーザデータに対応する誤り訂正符号は、ユーザーデータと共にデータペイロード中に格納しておけばよい。
【００７１】
（３−２）制御信号フォーマット
図４（ｂ）は、受信通知を送信するための制御信号フォーマットの一例である。制御信号フォーマットは、ヘッダコードと、ＩＤコードと、中継履歴番号と、誤り訂正符号とを含む。すなわち、制御信号フォーマットは、送信データフォーマットからデータペイロード及び誤り訂正符号を除いた構成を有している。通信プロトコル上の制御コマンド種別、例えばＡＣＫ、ＮＡＣＫ、ＥＮＱなどは、コマンドフィールドに格納される。制御信号フォーマットを有するパケットを受信した無線ノードＮは、ヘッダコード内のコマンドフィールドを参照することにより、制御コマンド種別を判定することができる。
【００７２】
（４）ＩＤコードの変遷
図５は、送信データ及び受信通知における、ＩＤコードの変遷を示す説明図である。図４に示したように、送信データ及び受信通知は、ＩＤコードを含む。今、送信元ノードＮ１から中継ノードＮａ・・・を介し、送信先ノードＮ２に送信データが中継される場合のＩＤコードの変遷について説明する。
【００７３】
無線ノードＮ１から送信されるＩＤコードαの送信データ、すなわち送信データαに対し、無線ノードＮａからはＩＤコードαの受信通知、すなわち受信通知αが返される。次いで、無線ノードＮａは、ＩＤコードαをβに書き換え、送信データβを送信する。このようにして、送信データは、ＩＤコードを書き換えられながら中継ノードを伝搬し、最後に送信データγとなって送信先ノードＮ２に到達する。
【００７４】
送信先ノードＮ２は、受信した送信データのＩＤコードγをＩＤコードεに書き換え、受信通知εを送信元ノードＮ１に向けて送信する。ＩＤコードεにおいて、中継アドレスと送信先アドレスとは一致している。そのため、受信通知εを受信した中継ノードＮは、ＩＤコードεを書き換えることなく、そのまま受信通知εを中継する。その結果、送信先ノードＮ２からの受信通知εは、そのまま送信元ノードＮ１に到達する。従って、送信元ノードＮ１は、送信先ノードＮ２が正常に受信したか否かを判別することができる。受信通知が正常応答信号、例えば“ＡＣＫ”であれば、通信元ノードＮ１は通信セッションを完了させる。逆に、送信先ノードＮ１が異常応答信号、例えば“ＮＡＣＫ”を受信したら、データ番号を更新して送信データを再送する。
【００７５】
このように、ＩＤコードには送信先ノードＮ２のアドレスが含まれるため、送信先ノードＮ２は自局宛の送信データを判別してそれ以上の中継を中断できる。また、送信先ノードＮ２は、ＩＤコード中の送信元アドレスを用い、送信元ノードＮ１に対する受信通知を、送信元ノードに向けて送信できる。さらに、送信データのＩＤコードには中継アドレスが含まれるため、中継毎にＩＤコードがユニークな値になり、同時に無線通信システム上に存在する他のＩＤコードとの重複を回避できる。また、ＩＤコードには送信元ノードＮ１が一意的に付与するデータ番号が含まれるため、同一送信元からの複数の送信データが中継処理で重複することを回避できる。
【００７６】
（５）位置学習機能
図６は、無線ノードＮのＣＰＵ１０１が実行する位置学習機能を示す説明図である。図７は、無線ノードの位置学習処理を示す説明図である。位置学習機能では、各無線ノードＮは、自局から見てどの位置に回りの無線ノードが存在するかを認識する。説明を容易にするために、送信元ノードＮ１が回りの無線ノードの位置を学習する場合を例に取る。
【００７７】
図６（ａ）では、自局Ｎ１の周囲にノードが存在している。ノードＮ１は、自局を中心として、アンテナが設けられている４方向、つまり“Ｎ方向”，“Ｓ方向”，“Ｗ方向”，“Ｅ方向”のそれぞれに向かい、問い合わせ信号を送信する。
【００７８】
図６（ｂ）は、問い合わせ信号を受信した無線ノードが応答信号を送信している説明図である。
【００７９】
図６（ｃ）は、位置学習により生成される位置テーブル１０３ａの概念説明図である。位置テーブル１０３ａは、ＲＡＭ１０３に一時的に記憶される。位置テーブル１０３ａには、無線ノードのアドレスとその向きとが対応付けて記憶されている。
【００８０】
図７は、位置学習処理の流れの一例を示す説明図である。例えば、ノードＮ１は、問い合わせ信号“ＥＮＱ”を、“Ｅ”向きに送信する（＃１）。ノードＮ１から見て“Ｅ”側に存在する無線ノードのうち“ＥＮＱ”を受信したノードＮａ，Ｎｂから、ノードＮ１は応答信号ＡＣＫを受信する（＃２，＃３）。このとき、“ＥＮＱ”に対応する“ＡＣＫ”には、“ＡＣＫ”を送信した無線ノードＮａ，Ｎｂそれぞれのアドレスが埋め込まれる。ノードＮ１は、“ＡＣＫ”に埋め込まれたアドレスを抽出し、“Ｅ方向”と対応付けて位置テーブルに登録する（＃４）。同様にして、無線ノードＮ１は、Ｗ方向、Ｎ方向、Ｓ方向についても他の無線ノードの存在を学習し、位置テーブルに登録する（＃５）。なお、“ＥＮＱ”は、無線ノード間で中継されるが、中継回数の上限を１〜２回など少なめに設定して近隣の無線ノードの検出を行うほうが、より正確な位置学習が可能となる。
【００８１】
このように、無線ノード同士が自局の周辺の無線ノードの位置を学習した後、各無線ノード同士が位置テーブルを交換し合うことにより、無線通信システム１００全体を網羅した位置テーブルを構築することができる。この位置テーブルを用いれば、無線ノードＮは、送信先ノードのアドレスに基づいて、どの向きに電波を送出すべきかを決定可能になる。
【００８２】
（６）処理の流れ
次に、無線ノードＮが行う処理の流れについて、図面を参照して説明する。無線ノードは、大別して送信処理と受信処理とを行う。無線ノードは、基本的に受信処理をメインルーチンとして実行し、受信処理で呼び出されたときに送信処理を行う。
【００８３】
（６−１）受信処理
図８は、無線ノードが行う受信処理の流れの一例を示すフローチャートである。この処理は、無線ノードの起動と共に開始される。
【００８４】
ステップＳ１〜Ｓ２：無線ノードＮは、他の無線ノードから送信データの受信を待機し、送信データを受信するとステップＳ３に移行する。なお、受信通知を受信した場合は、ステップＳ２に移行し、後述する応答中継処理サブルーチンを実行する。
【００８５】
ステップＳ３〜Ｓ６：無線ノードＮは、受信した送信データのエラー検出を行う（Ｓ３）。エラーが検出されたならば、無線ノードＮは、切替部１１３によりダイバーシティアンテナ１０９の指向方向を無指向性に切り替る（Ｓ４）。さらに、ノードＮは、無線通信路におけるキャリアの有無を検査する（Ｓ５）。すなわち、通信帯域の空きをチェックする。キャリアが検出されたならば検出されなくなるまで待機し（Ｓ５）、再送要求、例えば“ＮＡＣＫ”を送信する（Ｓ６）。その後、ステップＳ１に戻り、送信データの着信を待機する。
【００８６】
ステップＳ７：送信データにエラーが検出されなければ、無線ノードＮは、受信した送信データのＩＤコードと、過去に受信した正常応答のＩＤコードと、が一致するか否かを判断する。一致したならば既に他の中継ノードによって中継が行われていることを示すので、送信データを廃棄して中継を打ち切り、ステップＳ１に戻って送信データを待機する。すなわち、無駄な送信データの中継を抑制することができる。受信した送信データのＩＤコードと過去の正常応答のＩＤコードとが一致しなければ、ステップＳ８に移行する。
【００８７】
ステップＳ８：ノードＮは、受信した送信データの中継履歴番号を参照する。中継履歴番号がゼロ以下であれば、無線ノードＮは、その送信データは中継の限界に達していると判断し、送信データを廃棄して中継を打ち切る。その後、ステップＳ１に戻って送信データを待機する。
【００８８】
中継履歴番号がゼロより大であれば、無線ノードＮは、送信データは引き続き中継可能と判断し、ステップＳ９に移行する。
【００８９】
ステップＳ９：無線ノードＮは、無線通信路におけるキャリアの有無を検査する。すなわち、通信帯域の空きをチェックする。キャリアが検出されたならば検出されなくなるまで待機し、ステップＳ１０に移行する。
【００９０】
ステップＳ１０：無線ノードＮは、送信データのＩＤコードに含まれる送信先アドレスを参照し、自局宛の送信データか否かを判断する。ＩＤコード中の送信先アドレスが自局アドレスと一致する場合、ステップＳ１１に移行する。一致しない場合、後述するステップＳ１４に移行する。
【００９１】
ステップＳ１１〜Ｓ１３：無線ノードＮは、送信データは自局宛のデータであるので、送信データをデータ処理する（Ｓ１１）。その後、切替部１１３によりダイバーシティアンテナ１０９の指向方向を送信元ノードＮ１の向きに切り替え（Ｓ１２）、ＩＤコードの中継アドレスを自局アドレスに書き換えて正常応答信号を送信する（Ｓ１３）。
【００９２】
ステップＳ１４〜Ｓ１６：送信データ中の中継アドレスと自局アドレスとが一致しなければ、送信データは他のノード宛である。そこで、無線ノードＮは、ダイバーシティアンテナ１０９を無指向性に切り替え（Ｓ１４）、送信データと同一のＩＤコードを持つ正常応答“ＡＣＫ”を送信する（Ｓ１５）。その後、送信処理を呼び出す（Ｓ１６）。送信データを中継するためである。
【００９３】
以上の処理により、送信データを受信した無線ノードＮのいずれかが、送信データのＩＤコードと同一のＩＤコードを持つ受信通知を、指向性を緩和して送信する。これにより同じ送信データを受信した他の無線ノードに対し、その無線ノードは送信データ中継のための優先権を主張できる。その結果、その受信通知を受信した他の無線ノードは、その送信データの中継を停止する。したがって、複数の中継ノードによる同一送信データの輻輳を防止することができる。また、例えば、中継ノードが受信応答を受け損ない、中継途中で経路が分岐して再度同一ＩＤコードの送信データが中継されてきても、同じ送信データが再度中継されることを防止できる。
【００９４】
（６−２）応答中継処理サブルーチン
図９は、応答中継処理サブルーチンの処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下の処理は、前記受信処理において、ステップＳ２に移行すると、開始される。
【００９５】
ステップＳ２１：無線ノードＮは、受信通知、すなわち正常応答または異常応答を受信したか否かを判断する。いずれも受信していない場合、前記受信処理のステップＳ１に戻り、次の送信データまたは受信通知を待機する。何れかを受信した場合、ステップＳ２２に移行する。
【００９６】
ステップＳ２２：無線ノードＮは、受信通知中のＩＤコードを参照し、中継アドレスと送信先アドレスとが一致しているか否かを判断する。すなわち、無線ノードＮは、送信先ノードＮ２からの受信通知なのか、他の中継ノードからの受信通知なのかを、判別する。送信先ノードＮ２からの受信通知であれば、他の中継ノードに中継する必要があるからである。
【００９７】
ステップＳ２３：無線ノードＮは、切替部１１３によりダイバーシティアンテナ１０９の指向方向を送信元ノードＮ１の向きに切り替える（Ｓ２３）。送信先ノードＮ２からの受信信号の無駄な伝搬を防ぎ、できるだけ短い通信経路で送信元ノードＮ１に到達させるためである。
【００９８】
ステップＳ２４：無線ノードＮは、無線通信路におけるキャリアの有無を検査する。すなわち、通信帯域の空きをチェックする。キャリアが検出されたならば検出されなくなるまで待機し、ステップＳ２５に移行する。
【００９９】
ステップＳ２５：無線ノードＮは、受信した受信通知中のＩＤコードと同じＩＤコードを持つ受信通知を送信する。これにより、送信先ノードＮ２が送信した正常応答または異常応答は、送信元ノードＮ１までＩＤコードを保存したまま到達する。
【０１００】
この受信通知を受信した送信元ノードＮ１では、ＩＤコードを参照することにより、送信先ノードＮ２からの受信通知であることを認識する。したがって、送信元ノードＮ１は、データ番号毎に送信の成功と失敗を管理し、送信データの再送を必要に応じて行うことができる。
【０１０１】
（６−３）送信処理
図１０は、無線ノードＮが行う送信処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下の処理は、受信処理のステップＳ１６において本処理が呼び出されることにより開始される。
【０１０２】
ステップＳ３１：無線ノードＮは、前記受信処理で受信した送信データのＩＤコードを更新する。具体的には、無線ノードＮは、中継アドレスを自局アドレスに書き換え、中継履歴番号を“１”減算する。
【０１０３】
ステップＳ３２〜Ｓ３３：無線ノードＮは、受信した送信データのＩＤコードから、送信先アドレスを読み出す（Ｓ３２）。さらに、無線ノードＮは、送信先アドレスに基づいて位置テーブル１０３ａを参照し、送信先ノードＮ２の自局から見た向きを特定する（Ｓ３３）。すなわち、無線ノードＮは、送信先ノードＮ２の自局から見た向きが、Ｎ方向、Ｅ方向、Ｓ方向、Ｗ方向のいずれなのかを判断する。
【０１０４】
ステップＳ３４：無線ノードＮは、特定した向きに従い、切替部１１３によりダイバーシティアンテナ１０９の送信アンテナを切り替える。
【０１０５】
ステップＳ３５〜Ｓ３６：無線ノードＮは、無線通信路におけるキャリアの有無を検査し、キャリアが検出されたならば検出されなくなるまで待機する。キャリアが検出されなければ、受信した送信データに含まれるデータペイロードに対し、新しいヘッダコード、更新したＩＤコード、その他必要なフィールドを付加した新しい送信データを生成し、前記特定した向きに送信する。
【０１０６】
ステップＳ３７〜Ｓ３９：無線ノードＮは、送信データの送信後、他の中継ノードＮからの受信通知を待機する（Ｓ３７）。正常応答、例えば“ＡＣＫ”を受信した場合、送信データの中継が成功したとみなし、“ＡＣＫ”のＩＤコードをＲＡＭ１０３に保存する（Ｓ３８）。さらに、送信出力が通常値よりも上昇していれば、通常の値に戻す（Ｓ３９）。その後、本処理を終了し、次の中継シーケンスのために受信処理に戻る。正常応答を受信できれば上がっていた送信出力を通常に戻すことにより、送信の都度、最適な電力を調整することになる。そのため、無駄な電力消費を抑制することができる。
【０１０７】
ステップＳ３１０〜Ｓ３１１：無線ノードＮは、正常応答を所定時間待機し、タイムアウトしたならば（Ｓ３１０）、送信出力を強める（Ｓ３１１）。その後、ステップＳ３５に戻り、強めた送信出力で送信データの再送を行う（Ｓ３６）。正常応答が得られるまで送信出力を徐々に上げるので、自局のサービスエリア内に他の無線ノードが存在しない場合でもサービスエリアを徐々に拡大し、次のノードへ送信データを中継伝送することができる。徐々に送信電力を上げてその都度受信通知を確認するため、必要最小限の電力で送信することができ、送信電力の最適設定が可能になる。
【０１０８】
上記の処理において、異常応答、例えば“ＮＡＣＫ”を受信した場合、タイムアウト処理を行わずに直ちに送信電力を増加し、送信データの再送処理を行うようにしても良い。
【０１０９】
以上の処理を用いれば、無線ノードＮは、自局から見た送信先ノードに向かって指向性を高めて送信データをブロードキャスト伝送する。伝送する送信データには、送信先アドレスを含むＩＤコードが付与されているので、途中の中継ノードは送信先アドレスを解析できる。そのため、各中継ノードＮは、送信先ノードＮ２に向けて送信データを中継していく。その結果、無線通信システム全体の使用電力を減少させながら、短い通信経路で目的の送信先ノードＮ２に送信データを到達させることができる。
【０１１０】
また、過去に中継したＩＤコードを持つ送信データを再び違う経路から受信しても、再度中継することを防止できる。中継回数の制限によって、無限に無駄な中継を繰り返すことを阻止できる。また、電波状況によって指向性伝送が十分に性能を発揮できないような場合でも、送信先ノードの存在しない方向に中継が伸び行き、無限に中継を繰り返すことを阻止できる。
【０１１１】
＜その他の実施形態＞
（Ａ）前記第１実施形態の図３において、変調部１０６と復調部１１１とを個別のハードウエアブロックとして例示しているが、これらをＣＰＵ１０１でのソフトウエア処理で実現することも可能である。
【０１１２】
（Ｂ）また、チャンネル選択信号Ｓ７を用いて送受信周波数を切り替える構成に代えて、固定周波数で運用する構成としても良い。単一的な小規模無線ネットワークシステム用途には、チャンネル選択信号Ｓ７と送信部１０７と受信部１１０とに内蔵される周波数シンセサイザや同調機構を簡略化することができる。
【０１１３】
（Ｃ）さらに、ダイバーシティアンテナの向きは、必ずしも空間を等分割した４方向に限られない。無線ノードのコストとシステム上求められる検出精度の兼ね合いから、ダイバーシティアンテナ１０９の指向方位数や指向特性を決定することができる。
【０１１４】
（Ｄ）電源Ｐ１の供給部位を復調部１１１にまで拡張し、着信検出部１１４が復調部１１１の出力である受信データＳ６を監視して電源制御すれば、さらに正確な着信判定が可能になる。しかし、一般的に復調部１１１は多くの動作電力を必要とするため、システムからの電池寿命要求との兼ね合いから着信検出精度を決定すればよい。
【０１１５】
（Ｅ）ＩＤコードには、各無線ノードのアドレスに代えて、ＭＡＣアドレスなど各無線ノードに固有の機械的番号であってもよいし、各無線ノードに割り振られた自由名称であってもよい。自由名称を用いる場合は、無線通信システム中に、無線ノードの自由名称と無線ノードの機械的固有番号とを結びつける無線ノードやサーバを設けておけばよい。
【０１１６】
（Ｆ）空中線伝送路でのデータ伝送においては、さらに外符号処理としてインターリーブ処理と誤り訂正符号化処理を施してからデータ伝送すれば通信の信頼性が向上する。そのとき、外符号処理は、エンコード処理が変調部１０６の入力段に備えられ、デコード処理が復調部１１１の出力段に備えられることが望ましい。また、誤り訂正符号には、畳み込み符号やターボ符号などの連続的な符号誤りに対して有効な性能を示すものを用いれば、通信の信頼性がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明にかかる無線通信方法は、無線通信システムを構成する電池駆動の無線ノードによるアドホック通信処理に利用可能である。また、無線アドホック通信によるセンサネットワークシステム等の用途にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の第１実施形態における無線通信システムの構成図
【図２ａ】無線通信システム１００の動作を示す説明図（１）
【図２ｂ】無線通信システム１００の動作を示す説明図（２）
【図２ｃ】無線通信システム１００の動作を示す説明図（３）
【図２ｄ】無線通信システム１００の動作を示す説明図（４）
【図２ｅ】無線通信システム１００の動作を示す説明図（５）
【図２ｆ】無線通信システム１００の動作を示す説明図（６）
【図３】第１実施形態における無線ノードのブロック図
【図４】（ａ）無線ノードが送信データを送信するための送信データフォーマットの一例を示す説明図（ｂ）受信通知を送信するための制御信号フォーマットの一例を示す説明図
【図５】送信データ及び受信通知における、ＩＤコードの変遷を示す説明図
【図６】（ａ）位置学習機能を示す説明図（１）（ｂ）位置学習機能を示す説明図（２）（ｃ）位置学習により生成される位置テーブルの概念説明図
【図７】位置学習処理の流れの一例を示す説明図
【図８】無線ノードが行う受信処理の流れの一例を示すフローチャート
【図９】応答中継処理サブルーチンの処理の流れの一例を示すフローチャート
【図１０】無線ノードが行う送信処理の流れの一例を示すフローチャート
【図１１】従来の無線アドホック通信方法の通信状態を示す説明図
【符号の説明】
【０１１９】
１００  無線通信システム
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  タイマ
１０５  電池
１０６  変調部
１０７  送信部
１０８  切替制御部
１０９  ダイバーシティアンテナ
１１０  受信部
１１１  復調部
１１３  切替部
１１４  着信検出部
１１５  電源分配部
【図１】
2007019574.tif 000003
【図２ａ】
2007019574.tif 000004
【図２ｂ】
2007019574.tif 000005
【図２ｃ】
2007019574.tif 000006
【図２ｄ】
2007019574.tif 000007
【図２ｅ】
2007019574.tif 000008
【図２ｆ】
2007019574.tif 000009
【図３】
2007019574.tif 000010
【図４】
2007019574.tif 000011
【図５】
2007019574.tif 000012
【図６】
2007019574.tif 000013
【図７】
2007019574.tif 000014
【図８】
2007019574.tif 000015
【図９】
2007019574.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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