(57)【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ためのルーティング方法において、
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、当該親和度を含む隣接リンク状態テーブルを生成して第１の記憶手段に保存するステップと、
上記生成された隣接リンク状態テーブルを含む更新信号を送信して他の各無線局と交換することにより、各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を受信して、当該各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報及び上記隣接リンク状態テーブルの情報の更新回数を含むグローバルリンク状態テーブルを生成して第２の記憶手段に保存するステップと、
上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的無線局までのルートを選択して、パケット信号をルーティングするステップとを含み、
上記グローバルリンク状態テーブルを生成して第２の記憶手段に保存するステップは、更新信号を受信し、グローバルリンク状態テーブルの更新を行い、新たに更新信号を送信するとき、直接に無線通信可能な隣接無線局の更新回数を比較し、最も更新回数の低い値を持つ無線局に対してのみ更新信号を送信することを特徴とする無線ネットワークのためのルーティング方法。
【請求項２】
上記ルーティングするステップは、上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的地無線局までのルートをすべて検索し、検索された各ルートを形成するリンクの中で最小の親和度を持つリンクを検索し、検索された各ルートが持つ最小の親和度を比較し、その中で最も高い親和度であるリンクを持つルートを選択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ためのルーティング方法。
【請求項３】
上記信号強度を含む評価値は、信号電力であ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ための制御方法。
【請求項４】
上記信号強度を含む評価値は、信号対雑音比であ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ための制御方法。
【請求項５】
上記信号強度を含む評価値は、信号対干渉雑音比であ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ための制御方法。
【請求項６】
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ためのルータ装置において、
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、当該親和度を含む隣接リンク状態テーブルを記憶する第１の記憶手段と、
上記生成された隣接リンク状態テーブルを含む更新信号を送信して他の各無線局と交換することにより、各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を受信して、当該各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報及び上記隣接リンク状態テーブルの情報の更新回数を含むグローバルリンク状態テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的無線局までのルートを選択して、パケット信号をルーティングするルーティング手段と、
更新信号を受信し、グローバルリンク状態テーブルの更新を行い、新たに更新信号を送信するとき、直接に無線通信可能な隣接無線局の更新回数を比較し、最も更新回数の低い値を持つ無線局に対してのみ更新信号を送信する手段とを備えたことを特徴とする無線ネットワークのためのルータ装置。
【請求項７】
上記ルーティング手段は、上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的地無線局までのルートをすべて検索し、検索された各ルートを形成するリンクの中で最小の親和度を持つリンクを検索し、検索された各ルートが持つ最小の親和度を比較し、その中で最も高い親和度であるリンクを持つルートを選択することを特徴とする請求項６記載の無線ネットワークのためのルータ装置。
【請求項８】
上記信号強度を含む評価値は、信号電力であることを特徴とする請求項６又は７記載の無線ネットワークのためのルータ装置。
【請求項９】
上記信号強度を含む評価値は、信号対雑音比であることを特徴とする請求項６又は７記載の無線ネットワークのためのルータ装置。
【請求項１０】
上記信号強度を含む評価値は、信号対干渉雑音比であることを特徴とする請求項６又は７記載の無線ネットワークのためのルータ装置。
【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ルーティング方法及びルータ装置に関する。
【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、先行技術文献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」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、従来例という。）が提案されており、一例では、この経路情報を各無線局でリンク状態テーブルとして保存して、このテーブルに基づいてルーティングを行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例では、定期的にトポロジ情報（アドホック無線ネットワーク内のすべての無線局間のリンク状態を示す経路情報をいい、以下同様である。）を、いわゆるフラッディング方式により他の無線局へ通知するため、特にモビリティが高くなると頻繁なトポロジ変化が発生し、オーバーヘッドが大きくなる。これにより、無線局の移動に伴う新しいルートへの切り換えが遅延して、しばしばルートパスの切断が生じ、安定に通信をすることができなくなる場合があるという問題点があった。
【０００５】
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、無線局が頻繁に移動しても、ルーティングテーブルを効率的に更新することができ、安定なルートを確保して安定な無線通信を行うことができる無線ネットワークのためのルーティング方法及びルータ装置を提供することにある。
【０００６】
【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ためのルーティング方法は、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ためのルーティング方法において、
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、当該親和度を含む隣接リンク状態テーブルを生成して第１の記憶手段に保存するステップと、
上記生成された隣接リンク状態テーブルを含む更新信号を送信して他の各無線局と交換することにより、各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を受信して、当該各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を含むグローバルリンク状態テーブルを生成して第２の記憶手段に保存するステップと、
上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的無線局までのルートを選択して、パケット信号をルーティングするステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】
上記無線ネットワークのためのルーティング方法において、上記ルーティングするステップは、好ましくは、上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的地無線局までのルートをすべて検索し、検索された各ルートを形成するリンクの中で最小の親和度を持つリンクを検索し、検索された各ルートが持つ最小の親和度を比較し、その中で最も高い親和度であるリンクを持つルートを選択することを特徴とする。
【０００８】
また、上記無線ネットワークのためのルーティング方法において、上記グローバルリンク状態テーブルは、好ましくは、各無線局毎に当該隣接リンク状態テーブルの情報の更新回数をさらに含み、
上記グローバルリンク状態テーブルを生成して第２の記憶手段に保存するステップは、更新信号を受信し、グローバルリンク状態テーブルの更新を行い、新たに更新信号を送信するとき、直接に無線通信可能な隣接無線局の更新回数を比較し、最も更新回数の低い値を持つ無線局に対してのみ更新信号を送信することを特徴とする。
【０００９】
さらに、上記無線ネットワークのためのルーティング方法において、上記信号強度を含む評価値は、好ましくは、信号電力、信号対雑音比又は信号対干渉雑音比であることを特徴とする。
【００１０】
別の本発明に係る無線ネットワークのためのルータ装置は、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ためのルータ装置において、
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、当該親和度を含む隣接リンク状態テーブルを記憶する第１の記憶手段と、
上記生成された隣接リンク状態テーブルを含む更新信号を送信して他の各無線局と交換することにより、各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を受信して、当該各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を含むグローバルリンク状態テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的無線局までのルートを選択して、パケット信号をルーティングするルーティング手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記無線ネットワークのためのルータ装置において、上記ルーティング手段は、好ましくは、上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的地無線局までのルートをすべて検索し、検索された各ルートを形成するリンクの中で最小の親和度を持つリンクを検索し、検索された各ルートが持つ最小の親和度を比較し、その中で最も高い親和度であるリンクを持つルートを選択することを特徴とする。
【００１２】
また、上記無線ネットワークのためのルータ装置において、上記グローバルリンク状態テーブルは、好ましくは、各無線局毎に当該隣接リンク状態テーブルの情報の更新回数をさらに含み、
更新信号を受信し、グローバルリンク状態テーブルの更新を行い、新たに更新信号を送信するとき、直接に無線通信可能な隣接無線局の更新回数を比較し、最も更新回数の低い値を持つ無線局に対してのみ更新信号を送信する手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記無線ネットワークのためのルータ装置において、上記信号強度を含む評価値は、好ましくは、信号電力、信号対雑音比又は信号対干渉雑音比であることを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（以下、ＳＩＮＲという。）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（親和度）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。
【００１８】
また、本実施形態においては、各無線局間でＮＬＳテーブルのトポロジ情報を交換することにより、当該アドホック無線ネットワーク内のすべての無線局１に関するＮＬＳテーブルのトポロジ情報を収集し、このトポロジ情報と、これにおける各無線局毎の当該トポロジ情報の更新回数とをグローバルリンク状態テーブル（以下、ＧＬＳテーブル（Global Link State Table）という。）としてデータベースメモリ１５４に保存し、ＧＬＳテーブルに基づいてパケット信号のルーティングを行うことを特徴としている。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、以下の先行技術文献に開示された可変ビームアンテナであってもよい。
（ａ）先行技術文献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，ｐｐ．Ｓ４１，１９９９年１１月１４日」、
（ｂ）先行技術文献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，ｐｐ．９−１４，１９９９年７月」及び
（ｃ）先行技術文献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，ｐｐ．１５−２２，１９９９年７月」など。
【００２２】
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。
【００２３】
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、ルーティングのためのテーブルであるＧＬＳ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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８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。
【００２６】
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９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。）。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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１０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。
【００３３】
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１１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。
【００３４】
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１２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１３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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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１５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１５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。
【００３９】
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。
【００４０】
さらに、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を活用し、トポロジ情報の更新度の低い周辺無線局へ優先的に通知することにより、トポロジ情報の最新性を維持するためのオーバーヘッドを削減しつつ、周辺無線局における更新度の均一性を確保するとともに、通信用ルートとしては、最も通信品質の安定したルートを選択し、高モビリティ及びトポロジ更新パケットの伝搬遅延に対しては、中継無線局でのルート変更により動的に対応するための方法について以下に詳述する。
【００４１】
まず、ＧＬＳテーブルについて説明する。ＧＬＳテーブルは、当該アドホック無線ネットワーク内のすべての無線局１内のデータベースメモリ１５４に保存され、すべての無線局１のＮＬＳテーブルの情報であるトポロジ情報を含む。これは、各無線局１内のＧＬＳテーブル情報を周期的に他の無線局と交換することにより、各無線局１はネットワーク全体のトポロジ情報を把握することができる。ＧＬＳテーブルは、すべての無線局１間の接続性と最新性で構成される。ここで、接続性は、親和度と呼ばれる無線局間の接続強度を表す項目であり、各無線局１のＮＬＳテーブルから得ることができる。また、最新性は、各無線局情報の更新回数を示す値であり、隣接無線局からトポロジ情報を受信した際に受信無線局内にあるトポロジ情報と比較しより最新の情報に無線局毎に更新する時や、更新されたトポロジ情報を隣接無線局に送出した後にその隣接無線局から再送信を防止するために使用するとともに、更新されたトポロジ情報の隣接無線局への送信先を決定する際にも用いる。
【００４２】
このＧＬＳテーブルの一例を図７に示す。ＧＬＳテーブルは、当該アドホック無線ネットワーク内の各無線局１のＮＬＳテーブルを収集したものであり、ある無線局からある無線局までの親和度値の集合になっている。すなわち、ＧＬＳテーブルにおいては、図７から明らかなように、横軸には送信側の無線局が並置される一方、縦軸には受信側の無線局が並置され、当該無線ネットワークにＮ個の無線局１がある場合、ＧＬＳテーブルは、個々の交差点における値が送信側の無線局から受信側の無線局への親和度（最大のＳＩＮＲ値）を示すＮ×Ｎ個の表となる。さらに、各送信側の無線局に対応して、最新性を示す更新回数を有する。ここで、ＧＬＳテーブルは、トポロジ情報を含むＲＥＮ（Renewal）信号を周期的に他の無線局に対して送信して情報交換されることにより生成され、無線局にトポロジ情報（ある無線局のＧＬＳテーブル）が到着した時、ＧＬＳテーブルの更新が行われ、そのとき、トポロジ情報内のＧＬＳテーブルとトポロジ情報を受信した無線局のＧＬＳテーブルを比較する必要があり、比較には更新回数の値を使用し、更新回数の値の大きい情報を新しいＧＬＳテーブルとして使用する。なお、ＲＥＮ信号は、図１４に示すように、パケット種別：ＲＥＮ、宛先無線局のＩＤ、送信元無線局のＩＤ（ここでは、無線局ＳのＩＤ）、トポロジ情報を含む。
【００４３】
次いで、ＧＬＳテーブルを更新するためのＲＥＮ信号の送信方法について説明する。トポロジ情報を各無線局に通知させるため、フラッディングを用いるとオーバーヘッドが大きくなり、通常のデータ送信に影響を与える可能性がある。そこで、本実施形態においては、トポロジ情報を含むＲＥＮ信号によるオーバーヘッドを減らすため公知のleast-visited-neighbor-first方式（例えば、先行技術文献５「Somprakash Bandyopadhyay et al., "Topology Discovery in Ad Hoc Wireless Networks Using Mobile Agents", Proceedings of MATA 2000, Paris」）参照。）における最新性（recency）を、トポロジ情報の隣接無線局への送信先決定にも使用する。具体的には、無線局がトポロジ更新パケット信号であるＲＥＮ信号を受け取り、ＧＬＳテーブルの更新を行い、新たにＲＥＮ信号を送信するとき、直接に無線通信可能な隣接無線局の最新性を示す更新回数を比較し、最も更新回数の低い値を持つ無線局に対してのみ、ＲＥＮ信号を送出する。そして、ＲＥＮ信号は、送出先無線局の更新回数を増やした上で送出する。
【００４４】
本実施形態においては、ＮＬＳテーブルを用いて、１つの隣接無線局のみに対して指向性アンテナでトポロジ情報を配布するため、従来の無指向性ビームを使用する場合（先行技術文献５）に比べ遥かにオーバーヘッドを抑えることができる。また、更新回数の活用により、周辺無線局の最新性を平均化することができる。
【００４５】
さらに、ＧＬＳテーブルを用いた具体的なルーティング方法について説明する。図１７に示すような、送信元無線局Ｓから目的地無線局Ｄまでのルートを考えるとする。本実施形態においては、ＧＬＳテーブルより送信元無線局Ｓから目的地無線局Ｄまでのルートをすべて検索し、各ルートを形成するリンクの中で最も低い親和度を持つリンクを検索する。各ルートが持つ最も低い親和度のリンク同士を全ルートで比較し、その中で最も高い親和度である（ルート内で）最低の親和度を持つリンクを有するルートを選択ルートと決定する。ルートの最小親和度が最も高いルートを選択したことによって、ルートのボトルネックを回避し、すなわち、より小さい親和度を有するリンクを通過するルートを回避し、最も安定したルートを選択することになる。
【００４６】
また、ルート決定処理において、送信元無線局ＳがＳ−Ｘ−Ｙ−Ｚ−Ｄのルートを選択したと仮定する。送信元無線局Ｓから送出されたパケット信号を無線局Ｙが受け取った時点で、Ｙ−Ｐ−Ｑ−Ｄのルートを通ったほうが安定している場合、安定している方にルートを変更することによって、無線局移動やＧＬＳテーブルの伝搬遅延に対してより柔軟な対応をすることができる。
【００４７】
このルーティング方法は、公知のリンク-状態テーブルを用いる方式をベースとするルーティング方法であり、ルート情報を作成するためのトポロジ情報として、ＧＬＳテーブルを生成してルーティングに用いる。より具体的には、以下の手順を用いる。
（１）ＧＬＳテーブルより宛先に対するルートをすべて作成する。ここで、ルートを作成する際、ＧＬＳテーブルより隣接無線局を抽出する。なお、隣接無線局は、ＧＬＳテーブルで自無線局に親和度値がある無線局が対象となる。
（２）次いで、隣接無線局に着目し、親和度値がある無線局を次々無線局として抽出する。ここで、宛先無線局がある場合、その情報をルート情報とする。一方、宛先無線局がない場合、次の次の無線局に着目し、親和度値がある無線局を抽出する。
（３）さらに、宛先無線局があるかどうか調べる。あればルート情報とし、なければ上記と同様に次のルート検索を行う。このようにしてＧＬＳテーブルよりルートをすべて作成する。
（４）作成されたルートから最低の親和度値のリンクを抽出する。
（５）抽出された最低の親和度値のリンクの中で最大の値の（リンク内で）最低親和度値を持つルートを選択する。ここで、最大の値の（リンク内で）最低親和度値を持つルートが複数ある場合、ホップ数の少ない経路を選択する。このようにしてルート選択を行う。
【００４８】
図１８は、最適ルートの選択処理の一例を示す無線局接続図であり、例えば、無線局Ａ−Ｂ−ＤのルートＲ１と、無線局Ａ−Ｃ−ＤのルートＲ２があった場合、ルートＲ１における最小の親和度はリンクＢ−Ｄの親和度Ａｆｆ＝９であり、ルートＲ２における最小の親和度はリンクＡ−Ｃの親和度Ａｆｆ＝８である。これら抽出された親和度の中で最大の親和度のリンクＢ−Ｄを有するルートＲ１を選択してルーティングを行う。
【００４９】
図１９乃至図２８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。
【００５０】
まず、図１９及び図２０はメインフローであり、図１９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Ｓ６に進む一方、受信であるときはステップＳ５に進む。ステップＳ５においては、図２９のＲＥＮ信号受信処理を実行した後、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ６においては、トポロジ情報の送信か否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ７に進む一方、ＮＯのときは直接に図２０のステップＳ１０１に進む。
【００５１】
図２０のステップＳ１０１においては、ＲＱ信号の送信、もしくはＤＡＴＡ信号、ＲＥＮ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Ｓ１０２に進む一方、ＤＡＴＡ信号、ＲＥＮ信号又はＲＥ信号の送信のときは図２１のステップＳ１１に進む。さらに、ステップＳ１０２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Ｓ１０３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Ｓ１０３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Ｓ１０５に進む一方、ＹＥＳのときは図１９のステップＳ１に戻る。ステップＳ１０５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Ｓ１０３に戻る。従って、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０５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。
【００５２】
図２１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、図３１のルーティング決定処理を実行した後、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送信すべきＤＡＴＡ信号、ＲＥＮ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１９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１９のステップＳ１に戻る。
【００５３】
図２２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２３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２４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２５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２６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２７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２８のステップＳ８１に進む一方、ＮＯのときは図１９のステップＳ１に戻る。
【００５４】
図２３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１９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。
【００５５】
図２４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１９のステップＳ１に戻る。
【００５６】
図２５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１９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１９のステップＳ３に戻る。
【００５７】
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１９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１９のステップＳ３に戻る。
【００５８】
図２６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１９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１９のステップＳ３に戻る。
【００５９】
図２７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１９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１９のステップＳ３に戻る。
【００６０】
図２８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１９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１９のステップＳ３に戻る。
【００６１】
図２９は、図１９のサブルーチンであるＲＥＮ信号受信処理（ステップＳ５）を示すフローチャートである。
【００６２】
図２９において、まず、ステップＳ１１１で自局のＮＬＳテーブルに基づいてＧＬＳテーブルの自局送信のデータ（縦の列）を更新し、ステップＳ１１２において当該自局送信のデータの最下欄にある更新回数を１だけインクリメントする。次いで、ステップＳ１１３において比較回数ｉを０に初期化し、ステップＳ１１４において受信したＲＥＮ信号に含まれるトポロジ情報から１つの無線局のデータを選択する。そして、ステップＳ１１５において選択された無線局がＧＬＳテーブルにあるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１１６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５１に進む。ステップＳ１１６において選択された無線局についてのトポロジー情報の更新回数は自局のＧＬＳテーブル内の当該無線局の更新回数よりも多いか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１１７に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１７において受信したＲＥＮ信号に含まれる当該選択された無線局のトポロジ情報に基づいて自局のＧＬＳテーブル内の当該無線局のデータを更新してステップＳ１１８に進む。一方、ステップＳ１５１においては、自局のＧＬＳテーブルにおいて、上記選択された無線局についての縦の列と横の行とを追加し、ステップＳ１５２において、受信したＲＥＮ信号に含まれる当該選択された無線局のトポロジ情報に基づいて自局のＧＬＳテーブル内の当該無線局のデータを新規に挿入してステップＳ１１８に進む。さらに、ステップＳ１１８において比較回数ｉを１だけインクリメントした後、ステップＳ１１９において比較回数ｉはトポロジ情報の全無線局数に等しくなったか否かが判断され、ＮＯのときはステップＳ１２０に進む一方、ＹＥＳのときは元のルーチンに戻る。ステップＳ１２０においては、受信したＲＥＮ信号に含まれるトポロジ情報から別の１つの無線局のデータを選択し、ステップＳ１１５に戻る。
【００６３】
図３０は、図１９のサブルーチンであるＲＥＮ信号送信準備処理（ステップＳ７）を示すフローチャートである。
【００６４】
図３０において、まず、ステップＳ１２１においては、ＧＬＳテーブルテーブルに基づいて最小の更新回数を有する送信無線局を選択し、ステップＳ１２２において最小の更新回数を有する送信無線局は複数あるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１２３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１２４に進む。ステップＳ１２３において当該複数の送信無線局からランダムに１つを選択して送信先無線局とし、ステップＳ１２５に進む。一方、ステップＳ１２４において当該送信無線局を送信先無線局とし、ステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５において決定された送信先無線局に対応するＧＬＳテーブルの送信無線局における更新回数を１だけインクリメントし、ステップＳ１２６において現在のＧＬＳテーブルであるトポロジ情報を含むＲＥＮ信号を生成して、送信イベントを発生した後、元のルーチンに戻る。
【００６５】
図３１は、図２１のサブルーチンであるルーティング決定処理（ステップＳ１１）を示すフローチャートである。
【００６６】
図３１において、まず、ステップＳ１３１においては、ＧＬＳテーブルに基づいて宛先は隣接無線局であるか否かが判断され、ＹＥＳのときは元のルーチンに戻る一方、ＮＯのときはステップＳ１３２に進む。ステップＳ１３２において自局のＧＬＳテーブルから宛先無線局への全ルートを検索し、ステップＳ１３３において検索された各ルートにおける最小の親和度を検索し、ステップＳ１３４において検索された各ルートにおける最小の親和度を互いに比較しその最大値を持つルートを選択する。そして、ステップＳ１３５において選択されたルートは複数あるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１３６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１３９に進む。ステップＳ１３６において選択された複数のルートのうち最小のホップ数を有するルートを選択し、ステップＳ１３７において選択されたルートは複数あるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１３８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１３９に進む。ステップＳ１３８において選択された複数のルートのうちランダムに１つのルートを選択し、ステップＳ１３９に進む。さらに、ステップＳ１３９において選択されたルートにおける次の無線局を隣接無線局としてルートを決定して元のルーチンに戻る。
【００６７】
図３２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。
【００６８】
図３２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。
【００６９】
図１６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。
【００７０】
図１６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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
【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ためのルーティング方法又はルータ装置によれば、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ためのルーティング方法において、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、当該親和度を含む隣接リンク状態テーブルを生成して第１の記憶手段に保存し、上記生成された隣接リンク状態テーブルを含む更新信号を送信して他の各無線局と交換することにより、各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を受信して、当該各無線局毎の隣接リンク状態テーブルの情報を含むグローバルリンク状態テーブルを生成して第２の記憶手段に保存し、上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的無線局までのルートを選択して、パケット信号をルーティングする。ここで、好ましくは、上記グローバルリンク状態テーブルに基づいて、送信元無線局から目的地無線局までのルートをすべて検索し、検索された各ルートを形成するリンクの中で最小の親和度を持つリンクを検索し、検索された各ルートが持つ最小の親和度を比較し、その中で最も高い親和度であるリンクを持つルートを選択する。
【００７９】
従って、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、無線局が頻繁に移動しても、ルーティングテーブルを効率的に更新することができ、安定なルートを確保して安定な無線通信を行うことができる。
【００８０】
また、上記無線ネットワークのためのルーティング方法又はルータ装置において、上記グローバルリンク状態テーブルは、好ましくは、各無線局毎に当該隣接リンク状態テーブルの情報の更新回数をさらに含み、更新信号を受信し、グローバルリンク状態テーブルの更新を行い、新たに更新信号を送信するとき、直接に無線通信可能な隣接無線局の更新回数を比較し、最も更新回数の低い値を持つ無線局に対してのみ更新信号を送信する。従って、従来例に比較してはるかに更新信号の送信回数を減少させ、オーバーヘッドを抑えることができ、しかも周辺の隣接無線局の最新性（更新回数）を平均化することができる。それ故、更新信号の送出を低減でき、かつ通信品質が最も安定したルートでの無線通信が可能であり、モビリティへの適応性が高いという特有の効果を有する。
【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２のデータベースメモリ１５４に格納されるグローバルリンク状態テーブル（ＧＬＳテーブル）の一例を示す図である。
【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９】  図１のアドホック無線ネットワークで用いるＲＥ（Reply）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１０】  図１のアドホック無線ネットワークで用いる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１１】  図１のアドホック無線ネットワークで用いる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１２】  図１のアドホック無線ネットワークで用いるＤＡＴＡ信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１３】  図１のアドホック無線ネットワークで用いるＡＣＫ（Acknowledge）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１４】  図１のアドホック無線ネットワークで用いる、トポロジ情報を含むＲＥＮ（Renewal）信号のフレームフォーマットを示す図である。
【図１５】  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１６】  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１７】  図１のアドホック無線ネットワークにおいて、中継無線局による最適ルートの選択を示す無線局接続図である。
【図１８】  図１のアドホック無線ネットワークにおける、最適ルートの選択処理の一例を示す無線局接続図である。
【図１９】  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２０】  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２１】  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２２】  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２３】  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２４】  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２５】  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２６】  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２７】  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２８】  上記パケット送受信制御処理の第１０の部分を示すフローチャートである。
【図２９】  図１９のサブルーチンであるＲＥＮ信号受信処理（ステップＳ５）を示すフローチャートである。
【図３０】  図１９のサブルーチンであるＲＥＮ信号送信準備処理（ステップＳ７）を示すフローチャートである。
【図３１】  図２１のサブルーチンであるルーティング決定処理（ステップＳ１１）を示すフローチャートである。
【図３２】  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。
【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、
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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