(57)【要約】【課題】ネットワークの一部に通信障害が生じた場合でもネットワーク符号化通信を安定して行う通信装置を提供する。【解決手段】通信装置Ｔｘは、ネットワーク符号化用の通信リンクの集合を計算するルーティング管理部１１と、符号化ルーティングを行うＮＣ通信部１２と、スループットの計測値が閾値を下回った品質劣化リンクを特定するリンクスループット計測部３３とを備える。リンクスループット計測部３３は、品質劣化リンクを特定する通信劣化情報を送信端末に通知する。送信端末は、当該通信劣化情報の通知に応じて通信不能端末を特定する端末リストを通信装置Ｔｘに通知する。ルーティング管理部１１は、当該通信不能端末を迂回する通信リンクの集合を再計算するので、ＮＣ通信部１２は、当該再計算された通信リンクの集合を基に符号化ルーティングを行うことができる。【選択図】図４
2016220059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク符号化通信のための通信リンクの集合を構成する通信端末群のうちの任意の１台の通信端末である通信装置であって、
前記通信リンクの集合を計算するルーティング管理部と、
前記通信端末群のうち前記通信リンクのいずれかを介して当該１台の通信端末に隣接する隣接端末からパケットを受信し、当該受信されたパケットに対して符号化ルーティングを行うＮＣ通信部と、
前記通信リンクのうち当該１台の通信端末と前記隣接端末間に存在する隣接リンクの各々について前記ＮＣ通信部で受信されたパケットのスループットを計測し、前記隣接リンクの中から前記スループットの計測値が閾値を下回った品質劣化リンクを特定するリンクスループット計測部と
を備え、
前記リンクスループット計測部は、前記通信端末群のうち前記ネットワーク符号化通信の始点となる送信端末に対して、前記品質劣化リンクを特定する通信劣化情報を通知し、
前記ルーティング管理部は、前記送信端末が前記通信劣化情報の通知に応じて前記通信端末群のうちの通信不能端末を特定する端末リストを当該１台の通信端末に通知したときに、前記通信不能端末を迂回する通信リンクの集合を再計算し、
前記ＮＣ通信部は、当該再計算された通信リンクの集合を基に符号化ルーティングを行う、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１記載の通信装置であって、前記送信端末は、前記通信劣化情報を用いて前記通信不能端末を決定することを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の通信装置であって、前記ＮＣ通信部で受信されたデータパケットを計数するデータパケット受信記録部を更に備え、
前記リンクスループット計測部は、一定時間内に受信すべきデータパケットの予測個数に対する当該受信されたデータパケットの計数値の割合を前記スループットとして計測する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の通信装置であって、前記ＮＣ通信部で受信された肯定応答パケットを計数する応答パケット受信記録部を更に備え、
前記リンクスループット計測部は、前記ＮＣ通信部から一定時間内に送信されたデータパケットの個数に対する当該受信された肯定応答パケットの計数値の割合を前記スループットとして計測する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の通信装置であって、当該１台の通信端末が前記ネットワーク符号化通信の始点となるときに機能する通信再開時間分析部を更に備え、
前記通信再開時間分析部は、前記通信端末群のうち前記ネットワーク符号化通信の終点となる受信端末が最後に符号化データの受信に成功した最終受信時刻と、前記通信端末群のうちの他の通信端末において前記リンクスループットの計測値が閾値を下回った劣化発生時刻とのうちの最も早い時刻に再送時間を設定し、
前記ＮＣ通信部は、前記通信端末群のうちの他の通信端末からの通信劣化情報の通知に応じてパケット送信を中断した後、前記再送時間以後の送信済み情報を含むパケットを再送する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項６】
請求項５記載の通信装置であって、前記通信劣化情報の通知前に前記送信済み情報を記憶する観測情報データベースを更に備え、
前記ＮＣ通信部は、前記情報記憶部から前記再送時間以後の送信済み情報を読み出す、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の通信装置であって、前記通信再開時間分析部は、前記パケット送信が中断された後、前記受信端末に対して前記最終受信時刻を問い合わせる要求を送信して前記受信端末から前記最終受信時刻を取得することを特徴とする通信装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７のうちのいずれか１項記載の通信装置であって、前記劣化発生時刻を示す情報は、前記他の通信端末から通知された当該通信劣化情報に含まれていることを特徴とする通信装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の通信装置であって、前記通信端末群は、無線アドホックネットワークを構成することを特徴とする通信装置。
【請求項１０】
請求項９記載の通信装置であって、前記送信端末は、センサにより検出された観測情報を前記ネットワーク符号化通信で送信することを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
ネットワーク符号化通信のための通信リンクの集合を構成する通信端末群からなる通信システムであって、
前記通信端末群のうちの１台の通信端末は、
前記通信リンクの集合を計算するルーティング管理部と、
前記通信端末群のうち前記通信リンクのいずれかを介して当該１台の通信端末に隣接する隣接端末からパケットを受信し、当該受信されたパケットに対して符号化ルーティングを行うＮＣ通信部と、
前記通信リンクのうち当該１台の通信端末と前記隣接端末との間に存在する隣接リンクの各々について前記ＮＣ通信部で受信されたパケットのスループットを計測し、前記隣接リンクの中から前記スループットの計測値が閾値を下回った品質劣化リンクを特定するリンクスループット計測部と
を備え、
前記リンクスループット計測部は、前記通信端末群のうち前記ネットワーク符号化通信の始点となる送信端末に対して、前記品質劣化リンクを特定する通信劣化情報を通知し、
前記送信端末は、前記通信劣化情報を用いて前記通信端末群のうちの通信不能端末を決定するとともに、前記通信不能端末を特定する端末リストを当該１台の通信端末に通知し、
前記ルーティング管理部は、前記端末リストを用いて前記通信不能端末を迂回する通信リンクの集合を再計算し、
前記ＮＣ通信部は、当該再計算された通信リンクの集合を基に符号化ルーティングを行う、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の通信システムであって、
前記１台の通信端末は、当該１台の通信端末が前記ネットワーク符号化通信の始点となるときに機能する通信再開時間分析部を更に備え、
前記通信再開時間分析部は、前記通信端末群のうち前記ネットワーク符号化通信の終点となる受信端末が最後に符号化データの受信に成功した最終受信時刻と、前記通信端末群のうちの他の通信端末において前記リンクスループットの計測値が閾値を下回った劣化発生時刻とのうちの最も早い時刻に再送時間を設定し、
前記ＮＣ通信部は、前記通信端末群のうちの他の通信端末からの通信劣化情報の通知に応じてパケット送信を中断した後、前記再送時間以後の送信済み情報を含むパケットを再送する、
ことを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク符号化方式で情報伝送を行う通信装置及び通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワーク符号化（Network Coding，ＮＣ）は、１つのネットワークにおける通信可能な最大情報量を計算するためのグラフ理論に基づく手法であり、２０００年に下記の非特許文献１（R. Ahlswede et al.,“Network information flow”）において最初に発表された。ネットワーク符号化理論を利用すれば、１台の送信端末と複数の受信端末との間で１対多の通信を行う場合に、ネットワークを効率的に利用することができる。
【０００３】
ネットワーク上で最適な通信経路を見つけ出して情報伝送を行う方法は、ルーティングと呼ばれる。従来の一般的なルーティングは、各通信端末が、他の１台の通信端末から入力された情報を次の１台の通信端末へ伝送するというものである。この従来のルーティングでは、リンク通信路すなわち通信リンクの集合（以下「リンク集合」ともいう。）はツリー状に構成される。これに対し、ネットワーク符号化を用いたルーティング（以下「符号化ルーティング」ともいう。）は、各通信端末が、他の複数の通信端末から入力された情報をまとめて符号化し、その符号化情報を次の１台以上の通信端末に伝送するというものである。符号化ルーティングではメッシュ型のリンク集合が構成される。
【０００４】
図１（Ａ），（Ｂ）は、非特許文献１に開示されているネットワークの構成例を示す図である。図１（Ａ）は、前述のツリー状のリンク集合を用いた情報伝送（以下「ツリー型通信」という。）の例を説明するための図であり、図１（Ｂ）は、ネットワーク符号化によるメッシュ型のリンク集合を用いた情報伝送（以下「ＮＣ通信」ともいう。）の例を説明するための図である。図１（Ａ），（Ｂ）のいずれの場合も、通信端末Ｔ１ｓから通信端末Ｔ６ｄ，Ｔ７ｄへ向けて情報伝送が行われる。また、通信端末間を接続する通信リンク各々が伝送することができる情報量は「１」であり、通信リンクは互いに独立であるものとする。
【０００５】
図１（Ａ）に示されるツリー型通信の場合、通信端末Ｔ２は、通信端末Ｔ１ｓから受信した情報ａを通信端末Ｔ６ｄに転送する。また、通信端末Ｔ３は、通信端末Ｔ１ｓから受信した情報ａを通信端末Ｔ７ｄに転送している。通信端末Ｔ６ｄ，Ｔ７ｄの各々は、１つの情報ａしか受信することができない。
【０００６】
これに対し、図１（Ｂ）に示されるＮＣ通信の場合、通信端末Ｔ２は、通信端末Ｔ１ｓから受信した情報ａを通信端末Ｔ６ｄ，Ｔ４にそれぞれ伝送する。一方、通信端末Ｔ３は、通信端末Ｔ１ｓから受信した情報ｂを通信端末Ｔ７ｄ，Ｔ４にそれぞれ伝送する。通信端末Ｔ４は、通信端末Ｔ２，Ｔ３から伝送された情報ａ，ｂを入力とし、自身の符号化関数を用いて情報（ａ，ｂ）をまとめて符号化する。その符号化情報は、通信端末Ｔ５に伝送される。当該符号化関数としては、ビット単位の排他的論理和演算子ＸＯＲが用いられる。よって、情報ａ，ｂに排他的論理和演算ＸＯＲを施して得られる情報（＝ａ  ＸＯＲ  ｂ）が、符号化情報となる。そして、通信端末Ｔ５は、その符号化情報を通信端末Ｔ６ｄ，Ｔ７ｄにそれぞれ伝送する。
【０００７】
通信端末Ｔ６ｄは、２つの受信情報（ａ，ａ  ＸＯＲ  ｂ）に対して次式（１）による演算を行うことで２つの情報（ａ，ｂ）を復元することができる。
（ａ，ｂ）＝（ａ，ａ  ＸＯＲ  （ａ  ＸＯＲ  ｂ））        ・・・（１）
【０００８】
一方、通信端末Ｔ７ｄも、２つの受信情報（ａ  ＸＯＲ  ｂ，ｂ）に対して次式（２）による演算を行うことで２つの情報（ａ，ｂ）を復号することができる。
（ａ，ｂ）＝（（ａ  ＸＯＲ  ｂ）  ＸＯＲ  ｂ，ｂ）      ・・・（２）
【０００９】
図１（Ａ）のツリー型通信の場合、情報（ａ，ｂ）を通信端末Ｔ１ｓから通信端末Ｔ６ｄ，Ｔ７ｄに伝送するには、通信端末Ｔ１ｓは、情報（ａ，ｂ）を２タイミングで伝送しなければならない。これに対し、図１（Ｂ）のＮＣ通信の場合には、通信端末Ｔ１ｓは、２つの情報（ａ，ｂ）を１タイミングで伝送することができるという利点がある。
【００１０】
このようにＮＣ通信では、メッシュ型のリンク集合を活用した１対多通信を行うことによりツリー型通信よりも情報を効率良く配信することができる。ツリー型通信の場合、リンク集合を構成する中継端末の全てがそのまま情報をリレーする。すなわち、各中継端末において１つの入力に対して１つの出力が行われる。これに対し、ＮＣ通信を行う通信端末は、１つ以上の入力を符号化し、その結果得られる符号化情報を１台以上の通信端末へ出力するというルーティング制御を行う。このような動作をリンク集合を構成する通信端末が互いに同期して行うことにより、複数の通信端末へ情報を効率良く配信することができる。
【００１１】
次に、図２（Ａ），（Ｂ）は、ネットワーク符号化方式でパケット通信を行う通信端末群の動作を説明するための図である。図２（Ａ）は、１対３のＮＣ通信を行う通信端末群によって構成されるリンク集合の一例を概略的に示す図である。このリンク集合では、通信端末Ｘ１０ｓは、ＮＣ通信の始点となる送信端末であり、通信端末Ｘ０９ｄ，Ｘ１９ｄ，Ｘ２９ｄは、入力された符号化情報から元の送信情報を復元する受信端末である。送信端末Ｘ１０ｓ及び受信端末Ｘ０９ｄ，Ｘ１９ｄ，Ｘ２９ｄ以外の通信端末Ｘ０１〜Ｘ０８，Ｘ１１〜Ｘ１８，Ｘ２１〜Ｘ２８は、符号化ルーティングを行う中継端末である。図２（Ｂ）は、中継端末Ｘ２４における符号化処理を概念的に示す図である。
【００１２】
図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、中継端末Ｘ０３，Ｘ１３，Ｘ２３から中継端末Ｘ２４へデータパケットＤ０３，Ｄ１３，Ｄ２３を入力させる３つの通信リンクが形成されており、また、中継端末Ｘ２４から中継端末Ｘ１５，Ｘ２５へデータパケットＤ１５，Ｄ２５を出力させる２つの通信リンクが形成されている。よって、中継端末Ｘ２４については、入力リンク数は３、出力リンク数は２である。中継端末Ｘ２４は、符号化関数を用いて、中継端末Ｘ０３，Ｘ１３，Ｘ２３からそれぞれ送信された入力データパケットＤ０３，Ｄ１３，Ｄ２３に符号化処理を施して出力データパケットＤ１５，Ｄ２５を生成する。中継端末Ｘ２４は、一方の出力データパケットＤ１５を中継端末Ｘ１５に送信し、他方の出力データパケットＤ２５を中継端末Ｘ２５に送信する。
【００１３】
中継端末Ｘ２４で行われる符号化処理としては、上記の排他的論理和演算に限らず、たとえば、公知の線形ネットワーク符号化を採用することができる。線形ネットワーク符号化に関する先行技術文献としては、たとえば、下記の非特許文献２（Shuo-Y. R. Li et al.,“Linear Network Coding”）が挙げられる。
【００１４】
上記ネットワーク符号化を用いたコンピュータ・ネットワークは、たとえば特許文献１（特開２００６−３１６９３号公報）に開示されている。
【００１５】
一方、近年、ネットワーク符号化を用いたアドホックネットワークの研究も行われている。アドホックネットワーク（ad hoc network）とは、複数の無線通信ノードを構成する通信端末同士が直接接続して構成されるネットワークを意味し、自律分散型ネットワークまたはマルチホップネットワークとも呼ばれている。アドホックネットワークでは、事前にアクセスポイントを準備しなくても、その場で一時的なネットワークを構成することができる。たとえば、下記の非特許文献３（IETF RFC 3684）には、アドホックネットワークにおけるルーティングの一手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−３１６９３号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】R. Ahlswede，N. Cai，Shuo-Y. R. Li and R. W. Yeung，“Network information flow，“IEEE Transactions on Information Theory，Vol. 46，No. 4，pp. 1204-1216，July 2000.
【非特許文献２】Shuo-Y. R. Li，R. W. Yeung and N. Cai，“Linear Network Coding，“IEEE Transactions on Information Theory，Vol. 49，No. 2，pp. 371-381，February 2003.
【非特許文献３】R. Ogier，F. Templin and M. Lewis，“Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF)，“IETF (Internet Engineering Task Force) RFC 3684，February 2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ＮＣ通信の実現のためには、リンク集合を構成する各中継端末が、他の中継端末と同期して１以上の入力を符号化し、その結果得られる符号化情報を１台以上の通信端末に出力するという符号化ルーティングを行う必要がある。言い換えれば、リンク集合を構成する全ての中継端末が互いに同期して符号化ルーティングを実行する必要がある。よって、ＮＣ通信を行う中継端末群の一部に通信障害が生じてパケットの欠落やパケットの伝送遅延を生じさせた場合には、中継端末群は互いに同期して符号化ルーティングを行うことができず、これによりＮＣ通信が成立しない事態が生じ得る。
【００１９】
たとえば、リンク集合の一部がジャミング攻撃（Jamming Attack）を受けた場合に、パケット欠落やパケットの伝送遅延により中継端末間で符号化ルーティングのタイミングにズレが生じて、ＮＣ通信の成立を妨げる場合がある。また、ジャミング攻撃の検出のために、またはジャミング攻撃回避用のルーティングを行うために、通信端末間で複雑な制御通信を行うことができるが、これにより中継端末間で符号化ルーティングのタイミングにズレが生じてＮＣ通信の不成立を招くおそれがある。なお、ジャミング攻撃とは、妨害電波などの外的要因により、電波通信に対して混信または電波障害を引き起こさせる攻撃をいう。
【００２０】
上記に鑑みて本発明の目的は、ネットワークの一部に通信障害が生じた場合でも、ネットワーク符号化通信を安定して行うことができる通信装置及び通信システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一態様による通信装置は、ネットワーク符号化通信のための通信リンクの集合を構成する通信端末群のうちの任意の１台の通信端末である通信装置であって、前記通信リンクの集合を計算するルーティング管理部と、前記通信端末群のうち前記通信リンクのいずれかを介して当該１台の通信端末に隣接する隣接端末からパケットを受信し、当該受信されたパケットに対して符号化ルーティングを行うＮＣ通信部と、前記通信リンクのうち当該１台の通信端末と前記隣接端末間に存在する隣接リンクの各々について前記ＮＣ通信部で受信されたパケットのスループットを計測し、前記隣接リンクの中から前記スループットの計測値が閾値を下回った品質劣化リンクを特定するリンクスループット計測部とを備え、前記リンクスループット計測部は、前記通信端末群のうち前記ネットワーク符号化通信の始点となる送信端末に対して、前記品質劣化リンクを特定する通信劣化情報を通知し、前記ルーティング管理部は、前記送信端末が前記通信劣化情報の通知に応じて前記通信端末群のうちの通信不能端末を特定する端末リストを当該１台の通信端末に通知したときに、前記通信不能端末を迂回する通信リンクの集合を再計算し、前記ＮＣ通信部は、当該再計算された通信リンクの集合を基に符号化ルーティングを行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の態様による通信システムは、ネットワーク符号化通信のための通信リンクの集合を構成する通信端末群からなる通信システムであって、前記通信端末群のうちの１台の通信端末は、前記通信リンクの集合を計算するルーティング管理部と、前記通信端末群のうち前記通信リンクのいずれかを介して当該１台の通信端末に隣接する隣接端末からパケットを受信し、当該受信されたパケットに対して符号化ルーティングを行うＮＣ通信部と、前記通信リンクのうち当該１台の通信端末と前記隣接端末との間に存在する隣接リンクの各々について前記ＮＣ通信部で受信されたパケットのスループットを計測し、前記隣接リンクの中から前記スループットの計測値が閾値を下回った品質劣化リンクを特定するリンクスループット計測部とを備え、前記リンクスループット計測部は、前記通信端末群のうち前記ネットワーク符号化通信の始点となる送信端末に対して、前記品質劣化リンクを特定する通信劣化情報を通知し、前記送信端末は、前記通信劣化情報を用いて前記通信端末群のうちの通信不能端末を決定するとともに、前記通信不能端末を特定する端末リストを当該１台の通信端末に通知し、前記ルーティング管理部は、前記端末リストを用いて前記通信不能端末を迂回する通信リンクの集合を再計算し、前記ＮＣ通信部は、当該再計算された通信リンクの集合を基に符号化ルーティングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、通信端末群のうちの１台の通信端末のリンクスループット計測部は、送信端末に対して、品質劣化リンクを特定する通信劣化情報を送信端末に通知する。送信端末は、当該通信劣化情報の通知に応じて通信不能端末を特定する端末リストを通知する。当該１台の通信端末のルーティング管理部は、当該端末リストで特定される通信不能端末を迂回する通信リンクの集合を再計算するので、ＮＣ通信部は、当該再計算された通信リンクの集合を基に符号化ルーティングを行うことができる。したがって、リンク集合の一部に通信障害が発生した場合でも、ネットワーク符号化通信を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は、従来のツリー型通信の例を説明するための図であり、（Ｂ）は、ネットワーク符号化（ＮＣ）通信の例を説明するための図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、ネットワーク符号化方式でパケット通信を行う通信端末群の動作例を説明するための図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１の通信端末群によって構成されるリンク集合の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１の通信端末の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】通信端末間で送受信されるデータパケットの構成例を示す図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、実施の形態１の通信端末の符号化処理の概要を示す図であり、（Ｃ）は、通信端末群の処理を概要を示すシーケンス図である。
【図７】（Ａ）は、リンクスループットの時間変化を示すグラフであり、（Ｂ）は、ジャミング攻撃域を示す図である。
【図８】実施の形態１に係るリンク集合の一例を示す図である。
【図９】ジャミング攻撃域を示す図である。
【図１０】ジャミング攻撃域を回避するために再構成されたリンク集合の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１に係る処理の概要を示すシーケンス図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態２の通信端末の概要を示す機能ブロック図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は、実施の形態２の通信端末における符号化処理の概要を示す図であり、（Ｃ）は、通信端末群の処理の概要を示すシーケンス図である。
【図１４】実施の形態２に係る処理の概要を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る種々の実施の形態について説明する。なお、図面において、同一符号を付された構成要素は、同一機能及び同一構成を有するものとする。
【００２６】
実施の形態１．
図３は、本発明に係る実施の形態１の通信端末群からなる通信システムの一例を概略的に示す図である。この通信システムは、ネットワーク符号化通信を行うリンク集合ＬＮを構成する。図４は、図３に示した通信端末群のうちの任意の１台の通信端末Ｔｘの概略構成を示す機能ブロック図である。ここで、「リンク集合」とは、ネットワーク符号化通信を実現するための通信端末群で構成されるリンク通信路すなわち通信リンクの集合を意味する。また「ネットワーク符号化通信」（以下「ＮＣ通信」ともいう。）は、ネットワーク符号化理論に基づき、ＮＣ通信の始点となる送信端末と、ＮＣ通信の終点となる受信端末との間で利用可能な通信リンクを利用して行われる情報伝送をいう。
【００２７】
図３に示されるリンク集合ＬＮは、送信端末Ｔ００と、中継端末Ｔ０１〜Ｔ０８，Ｔ１１〜Ｔ１８，Ｔ２１〜Ｔ２８，…，Ｔ６１〜Ｔ６８と、受信端末Ｔ０９，Ｔ１９，Ｔ２９，…，Ｔ６９とで構成されている。これら通信端末Ｔ００，Ｔ０１〜Ｔ０９，Ｔ１１〜Ｔ１９，Ｔ２１〜Ｔ２９，…，Ｔ６１〜Ｔ６９はすべて同一構成を有している。また、このリンク集合ＬＮは、ＮＣ通信の始点となる送信端末Ｔ００と、ＮＣ通信の終点となる複数の受信端末Ｔ０９，Ｔ１９，Ｔ２９，…，Ｔ６９との間で１対多の情報伝送を行うように構成される。図３では、実線で結ばれた通信端末間にＮＣ通信の通信リンクが確立されている。
【００２８】
本実施の形態では、この通信端末群は、ネットワーク符号化を用いた無線アドホックネットワークを構成する通信ノード群である。また、図４に示されるように、各通信端末Ｔｘは、温度、照度または加速度などの観測情報を検出するセンサ９を備えている。送信端末Ｔ００は、無線アドホックネットワークを通じて受信端末Ｔ０９，Ｔ１９，Ｔ２９，…，Ｔ６９に向けて観測情報を送信する。一方、受信端末Ｔ０９，Ｔ１９，Ｔ２９，…，Ｔ６９は、中継端末群から符号化情報を受信し復号して元の観測情報を復元する。このため、本実施の形態の無線アドホックネットワークは、センサアドホックネットワークということもできる。
【００２９】
各中継端末は、符号化関数を用いて１以上の入力を符号化し、その結果得られる符号化情報をリンク集合ＬＮを用いて次の中継端末または受信端末にリレーするという符号化ルーティングを行う機能を有する。無線電波が到達する範囲内の複数の通信リンクを活用することで、各通信リンクを伝送する情報量を増大させないように符号化ルーティングを行うことが可能である。これにより、狭帯域環境下であっても、ネットワーク全体で、限られた通信資源を計画的に且つ最大限に活用して効率的な情報伝送を行うことができる。
【００３０】
また、符号化関数とは、符号化ルーティングを行うときに用いる符号化の方法をいう。符号化関数は、リンク集合の構成及び通信端末に依って異なり得るので、各通信端末は、自己が算出したリンク集合に対応する符号化関数を、符号化関数計算アルゴリズムを用いた計算により決定したり、複数の候補の中から選択したりすることができる。
【００３１】
図４に示されるように、本実施の形態の通信端末Ｔｘは、センサ９、アプリケーション機能部１０、ルーティング管理部１１、ＮＣ通信部１２、データパケット受信記録部３１、応答パケット受信記録部３２、リンクスループット計測部３３及びＮＣ通信制御部３４を備えている。この通信端末Ｔｘの主要部は、たとえば、ＣＰＵを含む半導体集積回路、もしくはワンチップマイコンなどのハードウェアで構成されればよい。
【００３２】
アプリケーション機能部１０は、ＮＣ通信用のデータ処理を実行する機能ブロックである。アプリケーション機能部１０の機能は、ＣＰＵを含むプロセッサにＮＣ通信用のデータ処理を実行させる種々のアプリケーション・プログラムにより実現することができる。また、アプリケーション機能部１０は、センサ９の動作を制御し、センサ９により検出された観測情報をルーティング管理部１１を介してＮＣ通信部１２に供給する。通信端末Ｔｘが送信端末として機能するとき、ＮＣ通信部１２は、観測情報を定周期で配信する。
【００３３】
ルーティング管理部１０は、センサアドホックネットワーク上で無線通信可能な通信端末群の接続形態を示すトポロジィ情報を保持し、このトポロジィ情報及び複雑度に基づき、公知のダイクストラ（Dijkstra）法などの経路探索アルゴリズムに従ってリンク集合ＬＮを計算する機能を有する。トポロジィ情報は、ＮＣ通信を行う全ての通信端末で共有されている。なお、複雑度は、リンク集合の冗長性を客観的に示す値であればよい。たとえば、経路探索アルゴリズムの繰り返し計算回数を複雑度とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
ネットワーク符号化通信部（ＮＣ通信部）１２は、ネットワーク符号化通信を行う。図４に示されるように、ＮＣ通信部１２は、符号化ルーティングを行う符号化ルーティング部２１と、ルーティング管理部１１で計算されたリンク集合の情報を保持するリンク集合管理部２２と、符号化ルーティングに使用するための符号化関数の情報を保持する符号化関数データベース（符号化関数ＤＢ）２３と、他の通信端末との間でパケット化されたメッセージを通信リンク２を介して送受信する送受信部２４とを有している。リンク集合管理部２２と符号化関数ＤＢ２３は、たとえば、不揮発性メモリを用いて構成されればよい。
【００３５】
リンク集合管理部２２は、ＮＣ通信を行うために必要な通信リンクに関する情報を保持している。具体的には、リンク集合管理部２２は、通信端末Ｔｘにメッセージを入力させる通信リンクと、この通信端末Ｔｘから他の通信端末へメッセージを出力させる通信リンクとの関係を示す情報を保持している。
【００３６】
符号化ルーティング部２１は、通信端末Ｔｘが送信端末Ｔ００として機能するときは、送信端末Ｔ００に隣接する通信端末Ｔ０１，Ｔ１１，Ｔ２１，…，Ｔ６１に向けて、観測情報を定周期で送信する。ここで、観測情報は、送受信部２４によりデータパケットに含められて送信される。なお、本明細書において「通信端末に隣接する」とは、ＮＣ通信用の通信リンクを介して隣接するという意味である。
【００３７】
一方、図４に示した通信端末Ｔｘが、ＮＣ通信の終点である受信端末Ｔ０９，Ｔ１９，Ｔ２９，…，Ｔ６９のいずれかとして機能するときは、送受信部２４は、通信リンク２を介して入力された１つ以上のデータパケットから符号化データを抽出し、この符号化データを符号化ルーティング部２１に与える。符号化ルーティング部２１は、当該符号化データに復号処理を施すことにより観測情報を復元する。この観測情報は、ルーティング管理部１１を介してアプリケーション機能部１０に与えられる。
【００３８】
他方、通信端末Ｔｘが中継端末Ｔ０１〜Ｔ０８，Ｔ１１〜Ｔ１８，Ｔ２１〜Ｔ２８，…，Ｔ６１〜Ｔ６８のいずれかとして機能するとき、符号化ルーティング部２１は、送受信部２４で受信された入力データパケット内の符号化データに対して符号化関数を用いた符号化を実行し、その結果得られた符号化データを送受信部２４に与える。送受信部２４は、符号化ルーティング部２１から与えられた符号化データを含む出力データパケットを、次の隣接する中継端末へ送信する。ここで、符号化関数としては、たとえば公知の線形ネットワーク符号化で使用される符号化関数が挙げられるが、これに限定されるものではない。線形ネットワーク符号化は、たとえば、上記非特許文献２（Shuo-Y. R. Li et al.,“Linear Network Coding”）に開示されている。
【００３９】
図５は、入力データパケット及び出力データパケットのフォーマットの一例を示す図である。図５に示されるデータパケットＤｘは、パケット化されたメッセージであり、ヘッダ部と符号化データ部とで構成されている。符号化データ部は、符号化関数を用いて符号化されたデータ要素Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎを格納する部分であり、所定の符号化単位で区分けされている。
【００４０】
一方、ヘッダ部は、リンク集合を用いた情報伝送手順に関する情報を格納する部分である。具体的には、ヘッダ部には、シーケンス番号、リンク送信端末ＩＤ、リンク受信端末ＩＤ及びＮＣ通信識別子を示す情報が格納されている。「シーケンス番号」は、各通信端末Ｔｘで付与される番号である。送受信部２４は、観測情報または符号化データを複数のデータブロックに分割して複数のデータパケットで送信する際に各データパケットにシーケンス番号を付与する。また、「リンク送信端末ＩＤ」は、データパケットＤｘを送信する通信端末に付されている識別子であり、「リンク受信端末ＩＤ」は、当該データパケットＤｘを受信すべき通信端末に付されている識別子である。たとえば、通信端末Ｔ０３から通信端末Ｔ２４へ送信されるデータパケットのヘッダ部においては、リンク送信端末ＩＤとして通信端末Ｔ０３の識別子が格納され、リンク受信端末ＩＤとしては通信端末Ｔ２４の識別子が格納される。そして、「ＮＣ通信識別子」は、センサアドホックネットワークにおけるＮＣ通信を一意に識別するための識別子である。
【００４１】
図６（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係るネットワーク符号化通信を行う通信端末群の処理の概要を説明するための図であり、図６（Ｃ）は、この通信端末群の処理を示すシーケンス図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）では、通信端末Ｔ２４は、隣接する通信端末Ｔ０３，Ｔ１３，Ｔ２３からそれぞれ入力データパケットＤ０３，Ｄ１３，Ｄ２３を受信するものとする。図６（Ｃ）に示されるように、通信端末Ｔ２４は、入力データパケットＤ０３，Ｄ１３，Ｄ２３を正常に受信すると、それぞれ肯定応答パケットＡｃｋを返信する。その後、通信端末Ｔ２４は、図６（Ｂ）に示されるように、符号化関数を用いて、これら入力データパケットＤ０３，Ｄ１３，Ｄ２３に符号化処理（ステップＳＴ１）を行う。すなわち、通信端末Ｔ２４は、入力データパケットＤ０３，Ｄ１３，Ｄ２３から抽出された符号化データをまとめて符号化し、その結果得られる符号化データを出力データパケットＤ１３，Ｄ２５に含めて、隣接する通信端末Ｔ１５，Ｔ２５に送信する。通信端末Ｔ１５，Ｔ２５は、それぞれ出力データパケットＤ１３，Ｄ２５を正常に受信すると、肯定応答パケットＡｃｋを返信する。
【００４２】
図４に示した通信端末Ｔｘが、隣接する１台以上の通信端末からデータパケットを受信する中継端末（以下「リンク受信端末」ともいう。）として機能するときは、データパケット受信記録部３１は、当該通信端末Ｔｘとこれに隣接する１台以上の通信端末との間に存在する通信リンクの各々について、一定時間Ｔ１内に送受信部２４で受信された入力データパケットを計数する。そして、データパケット受信記録部３１は、その計数値Ｎｐ（以下「パケット計数値Ｎｐ」という。）をリンクスループット計測部３３に出力する。
【００４３】
本実施の形態では、観測情報は、送信端末から定周期で配信されており、中継端末群は、互いに同期し且つ送信端末とも同期してデータパケットを送受信する。このため、各リンク受信端末は、一定時間Ｔ１内に受信されるべきデータパケットの個数Ｎｓを予測することができる。リンクスループット計測部３３は、予測個数Ｎｓに対するパケット計数値Ｎｐの割合をリンクスループットＶｐ（単位：パーセント）として繰り返し計測する。リンクスループットＶｐは、次式（３）で表現される。
Ｖｐ＝（Ｎｐ／Ｎｓ）×１００                        （３）
【００４４】
一方、図４に示した通信端末Ｔｘが、隣接する１台以上の通信端末に向けてデータパケットを送信する中継端末（以下「リンク送信端末」ともいう。）として機能するときは、応答パケット受信記録部３２は、当該通信端末Ｔｘとこれに隣接する１台以上のリンク受信端末との間に存在する通信リンクの各々について、一定時間Ｔ２内に送信された出力データパケットに対応して、送受信部２４で受信された肯定応答パケットＡｃｋを計数する。そして、応答パケット受信記録部３２は、その計数値Ｎａ（以下「応答計数値Ｎａ」という。）をリンクスループット計測部３３に出力する。リンクスループット計測部３３は、一定時間Ｔ２内に送信された出力データパケットの個数Ｎｔに対する応答計数値Ｎａの割合をリンクスループットＶａ（単位：パーセント）として繰り返し計測する。リンクスループットＶａは、次式（４）で表現される。
Ｖａ＝（Ｎａ／Ｎｔ）×１００                        （４）
【００４５】
リンクスループット計測部３３は、リンクスループットＶａ，Ｖｐをリアルタイムに監視する。リンクスループットＶａまたはＶｐが所定の閾値ＴＨを下回ったとき、リンクスループット計測部３３は、リンクスループットＶａまたはＶｐの計測値が閾値ＴＨを下回った通信リンク（以下「品質劣化リンク」という。）と、その計測値が閾値ＴＨを下回った時間である劣化発生時刻ｔｄとを特定する通信劣化情報を、当該リンクスループットの計測値とともに送信端末Ｔ００に通知する。この通信劣化情報の通知は、リンク集合を使用せず、ＮＣ通信とは異なる通信方法で行われる。
【００４６】
一方、送信端末Ｔ００においては、ＮＣ通信制御部３４は、送受信部２４を介して通信劣化情報の通知を受けると、この通信劣化情報に基づいてリンク集合の一部に通信障害が発生したか否かを判断し、通信障害が発生したと判断した場合に、ルーティング管理部１１を介して符号化ルーティング部２１に観測情報の定周期配信を中断させる。更に、ＮＣ通信制御部３４は、通知された通信劣化情報に基づいて、通信端末群のうち通信不能端末を特定し、当該通信不能端末を特定する端末リストを他の通信端末（中継端末及び受信端末を含む。）に通知する。この端末リストの通知は、ＮＣ通信とは異なる通信方法（たとえば、ブロードキャスト）で行われる。その後、送信端末Ｔ００においてＮＣ通信制御部３４は、後述するようにセンサアドホックネットワークにおける通信障害発生域を迂回する新たなリンク集合の決定と設定とが完了したときに、ＮＣ通信を再開させる。端末リストに１つでも通信端末が登録された場合には、送信端末Ｔ００は、後述する通信障害域回避ルーティングを実行する。
【００４７】
図７（Ａ）は、リンクスループットＶａまたはＶｐの時間変化の一例を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、ジャミング攻撃によりリンク集合の一部に通信障害が生じた場合における通信端末群とリンクスループットとの関係の一例を示す図である。図７（Ｂ）に示した例では、リンクスループットの計測値が１０％を下回った通信リンクを含む領域がジャミング攻撃域ＪＡと判断される。なお、領域ＮＡ１は、リンクスループットの計測値が１０％以上で且つ４０％未満となる通信リンクを含む領域であり、領域ＮＡ２は、リンクスループットの計測値が４０％以上で且つ８０％未満となる通信リンクを含む領域であり、領域ＮＡ３は、リンクスループットの計測値が８０％以上で且つ１００％未満となる通信リンクを含む領域である。
【００４８】
次に、図８〜図１１を参照しつつ、上記した実施の形態１の通信端末群からなる通信システムの動作例（通信障害域回避ルーティング）を説明する。図８は、リンク集合ＬＮ１の一例を示す図であり、図９は、リンク集合ＬＮ１の一部がジャミング攻撃を受けている状態を示す図である。また、図１０は、ジャミング攻撃域ＪＡを迂回するように再構成されたリンク集合ＬＮ２を示す図である。そして、図１１は、リンク集合ＬＮ１，ＬＮ２を構成する通信端末群の処理の概要を示すシーケンス図である。
【００４９】
以下、送信端末Ｔ０１から受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３に向けて、中継端末Ｔ５２を含む中継端末群を介して、１対３のＮＣ通信が実行される場合の手順を説明する。
【００５０】
最初は、ＮＣ通信による定周期の観測情報の配信が行われている。このとき、全ての通信端末はアドホックルーティングを用いて同一のトポロジィ情報を保持してるものとする。図１１に示されるように、送信端末Ｔ０１は、送信端末Ｔ０１と受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３との間のＮＣ通信のために、トポロジィを構成する全ての通信端末に向けて、当該通信端末の識別子を含む送信要求メッセージｍ０１をブロードキャストする。
【００５１】
次に、トポロジィを構成する全ての通信端末は、ＮＣ準備処理（ステップＳＴ１０）を起動する。このＮＣ準備処理では、各通信端末のルーティング管理部１１は、保持しているトポロジィ情報に基づき、送信端末Ｔ０１と受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３との間でＮＣ通信を実行するためのリンク集合ＬＮ１を計算する。また、自端末がリンク集合ＬＮ１を構成する端末となる場合は、各通信端末の符号化ルーティング部２１は、符号化関数ＤＢ２３を用いて、自端末で用いられる符号化関数を決定する。ここで、全ての通信端末が、共有するトポロジィ情報に対応するリンク集合ＬＮ１と符号化関数とを決定するための同一のアルゴリズムを有するので、全ての通信端末は、相互に情報交換を行うこと無く、独立に同一のリンク集合を算出し、独立に符号化関数を決定することができる。
【００５２】
次に、自端末がリンク集合ＬＮ１の構成端末であると判断した通信端末は、ＮＣ通信の準備が完了した後に、応答メッセージＲｅｓ１を用いて、送信端末Ｔ０１に符号化ルーティングの準備完了を通知する。
【００５３】
次に、送信端末Ｔ０１では、計算されたリンク集合を構成する全ての通信端末から応答メッセージＲｅｓ１を受信した後に、ルーティング管理部１１は、ＮＣ通信準備完了と判断する。この例では、送信端末Ｔ０１は、通信端末Ｔ５２，受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３その他中継端末群を含む、リンク集合を構成する全ての通信端末から応答メッセージＲｅｓ１を受け取る。
【００５４】
次に、送信端末Ｔ０１の符号化ルーティング部２１は、予め定められた周期で、ＮＣ通信５１により観測情報の配信を行う。観測情報の定周期配信は、データパケットと肯定応答パケットＡｃｋとを用いた手順により行われる。
【００５５】
その後、図９に示されるように通信端末Ｔ４２，Ｔ２３を含むジャミング攻撃域ＪＡが検出され、通信障害域回避ルーティングが実行される。図９に示した例では、中継端末Ｔ２３，Ｔ４２によって送受信されるデータパケットと肯定応答パケットＡｃｋは、ジャミング攻撃により欠落または遅延し、これにより符号化ルーティングが滞ることとなる。よって、受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３は、最終的に、中継端末Ｔ２３，Ｔ４２が中継しない符号化データしか受信することができない。中継端末Ｔ２３，Ｔ２４が中継すべき符号化データの遅延または欠落が発生する。このため、従来技術では、受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３では、観測情報を復元するための受信データパケットの全てが揃わず、ＮＣ通信が成立しないという問題が発生する。通信端末Ｔ２３，Ｔ４２をリンク送信端末またはリンク受信端末とする５つの通信リンク、すなわち、通信端末Ｔ１２，Ｔ２３間の通信リンク、通信端末Ｔ２３，Ｔ４２間の通信リンク、通信端末Ｔ２３，Ｔ６３間の通信リンク、通信端末Ｔ２２，Ｔ４２間の通信リンク及び通信端末Ｔ４２，Ｔ５２間の通信リンクがそれぞれジャミング攻撃の影響を受けている。本実施の形態では、リンク送信端末Ｔ１２，Ｔ２２は、ジャミング攻撃の影響を受ける通信リンクを検出することができ、リンク受信端末Ｔ５２，Ｔ６３も、ジャミング攻撃の影響を受ける通信リンクを検出することができる。本明細書では、図９に示した送信端末Ｔ１２，Ｔ２２を「送信側検出端末」とも呼び、図９に示した送信端末Ｔ５２，Ｔ６３を「受信側検出端末」とも呼ぶこととする。
【００５６】
以下、本実施の形態に係る通信障害域回避ルーティングについて説明する。この例では、通信端末Ｔ１２が送信側検出端末として、通信端末Ｔ１２，Ｔ２３間の通信リンクを特定する通信劣化情報を送信端末Ｔ０１に通知し、また、通信端末Ｔ２２が送信側検出端末として、通信端末Ｔ２２，Ｔ４２間の通信リンクを特定する通信劣化情報を送信端末Ｔ０１に通知する。更に、通信端末Ｔ５２が受信側検出端末として、通信端末Ｔ４２，Ｔ５２間の通信リンクを特定する通信劣化情報を送信端末Ｔ０１に通知し、また、通信端末Ｔ６３が受信側検出端末として、通信端末Ｔ２３，Ｔ６３間の通信リンクを特定する通信劣化情報を送信端末Ｔ０１に通知する。
【００５７】
通信端末Ｔ５２は、自端末をリンク受信端末とする通信リンクについてリンクスループットＶａまたはＶｐの計測値が閾値ＴＨを下回ったことを検出すると、図１１に示されるジャミング検出処理（ステップＳＴ２１）を起動する。通信端末Ｔ６２も同様にジャミング検出処理を起動する。このジャミング検出処理では、その計測値が閾値ＴＨを下回った品質劣化リンクのリンクスループットの計測値と当該品質劣化リンクとを特定する通信劣化情報が通知メッセージｍ０２を用いて送信端末Ｔ０１へ通知される。
【００５８】
通知メッセージｍ０２を受信した送信端末Ｔ０１は、ジャミング判定処理（ステップＳＴ１１）を起動する。このジャミング判定処理では、送信端末Ｔ０１のＮＣ通信制御部３４は、一定時間内に受信された通知メッセージｍ０２に基づいて、品質劣化リンクに係る通信端末を、ジャミング攻撃域ＪＡに含まれる通信不能端末として特定する。そして、ＮＣ通信制御部３４は、これらジャミング攻撃域ＪＡに含まれる通信不能端末を特定する端末リスト（以下「ジャミング攻撃域端末リスト」ともいう。）を生成する。
【００５９】
次に、送信端末Ｔ０１は、送信中断処理（ステップＳＴ１２）を起動する。この送信中断処理では、ＮＣ通信制御部３４は、ＮＣ通信５１にて実行されていた観測情報の定周期配信を中断させる。これにより、ＮＣ通信５１が停止する。
【００６０】
次に、送信端末Ｔ０１は、ジャミング攻撃域通知メッセージｍ０３を用いて、ネットワークを構成する全ての通信端末にジャミング攻撃域端末リストをブロードキャストにて通知する。
【００６１】
ジャミング攻撃域通知メッセージｍ０３を受信した全ての通信端末は、再ＮＣ準備処理（ステップＳＴ１３）を起動する。この再ＮＣ準備処理では、全ての通信端末では、ルーティング管理部１１は、自己が保持するトポロジィ情報に基づき、通知されたジャミング攻撃域端末リストに登録されている通信不能端末を迂回する新たなリンク集合を再計算する。更に、符号化ルーティング部２１は、符号化関数ＤＢ２３を参照して、当該再計算されたリンク集合に対応する符号化関数を決定する。その後、自端末が再計算されたリンク集合の構成端末であると判断した通信端末は、ＮＣ通信の準備が完了すると、応答メッセージＲｅｓ２を用いて、ＮＣ通信の準備完了を送信端末Ｔ０１に通知する。
【００６２】
送信端末Ｔ０１では、ＮＣ通信制御部３４は、当該再計算されたリンク集合を構成する全ての通信端末から応答メッセージＲｅｓ２を受信すると、ＮＣ通信の準備が完了したと判断する。この例では、通信端末Ｔ５２，受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３及び中継端末群を含む全ての通信端末から応答メッセージＲｅｓ２を受信すると、送信端末Ｔ０１は、ＮＣ通信の準備が完了したと判断する。
【００６３】
その後、送信端末Ｔ０１は、送信再開処理（ステップＳＴ１４）を起動する。この送信再開処理では、新たなリンク集合を用いた観測情報の定周期配信が再開される。観測情報の定周期配信は、データパケットと肯定応答パケットＡｃｋを用いた手順により行われる。
【００６４】
以上に説明したように実施の形態１に係る通信システムは、ジャミング攻撃などの外的要因により通信障害が生じた場合、通信障害発生域に配置されている通信不能端末を検出することができる。また、実施の形態１に係る通信システムは、この通信障害発生域を迂回する新たなリンク集合を再構成し、この新たなリンク集合に基づいてＮＣ通信を行うことができる。したがって、ＮＣ通信により観測情報の配信を安定して行うことができる。
【００６５】
また、ＮＣ通信の中断後に行われる制御通信（たとえば、図１１に示したメッセージｍ０２，ｍ０３，Ｒｅｓ２の送信）は、メッシュ型のリンク集合に関係なくブロードキャストや１対１通信による通知で行われる。よって、通信障害発生域の検出のために、または通信障害発生域を回避するルーティングを行うために、通信端末間で複雑な制御通信が実行されないので、ＮＣ通信の成立性を妨げるトラフィックの増大や処理負荷増大といった、ＮＣ通信自体へ与える悪影響を最低限に抑えることができる。
【００６６】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。図１２は、ネットワーク符号化通信を行うリンク集合を構成し得る実施の形態２の通信端末Ｔｚの概略構成を示す機能ブロック図である。図１２に示した構成は、上記実施の形態１の通信端末Ｔｘと同じ機能を有し、更に、通信再開時間分析部３５及び観測情報データベース（観測情報ＤＢ）３６を有している。
【００６７】
通信再開時間分析部３５は、通信端末Ｔｚが送信端末となるときに機能する。この通信再開時間分析部３５は、リンク集合を構成する通信端末群のうち受信端末が最後に符号化データの受信に成功した最終受信時刻ｔｆと、当該通信端末群においてリンクスループットＶａ，Ｖｐの計測値が閾値を下回った劣化発生時刻ｔｄとを取得し、これら最終受信時刻ｔｆ及び劣化発生時刻ｔｄのうちの最も早い時刻に再送時間を設定する。ＮＣ通信制御部３４は、上記の通りに通信劣化情報の通知に応じてＮＣ通信を中断させた後に、当該再送時間以後の送信済み情報を含むパケットをＮＣ通信部１２に再送させる。すなわち、符号化ルーティング部２１は、ルーティング管理部１１を介して観測情報ＤＢ３６から、過去の再送時間以後の観測情報を取得する。当該取得された観測情報は、送受信部２４によってパケット化された後に配信される。
【００６８】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、実施の形態２に係るＮＣ通信を行う通信端末群の処理の概要を説明するための図であり、図１３（Ｃ）は、この通信端末群の処理を示すシーケンス図である。図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、送信端末Ｔ００は、符号化関数を用いて観測情報に符号化処理（ステップＳＴ０）を施し、その結果得られる符号化情報を出力データパケットＤ０１，Ｄ１１，Ｄ２１に含めて、次の中継端末Ｔ０１，Ｔ１１，Ｔ２１に送信する。中継端末Ｔ０１，Ｔ１１，Ｔ２１は、それぞれ出力データパケットＤ０１，Ｄ１１，Ｄ２１を正常に受信すると、肯定応答パケットＡｃｋを返信する。このとき、図１３（Ｂ）に示されるように、観測情報は、その送信時刻と関連付けられて観測情報ＤＢ３６に一時的に記憶される。観測情報ＤＢ３６には、各通信端末でリンクスループットが計測される一定時間Ｔ１，Ｔ２よりも長い時間に亘って観測情報が保持される。
【００６９】
次に、図１４を参照しつつ、実施の形態２の通信端末群からなる通信システムの動作例（通信障害域回避ルーティング）を説明する。図１４は、リンク集合を構成する通信端末群の処理の概要を示すシーケンス図である。
【００７０】
本実施の形態でも、上記実施の形態１の場合（図１）と同様の再ＮＣ準備処理（ステップＳＴ１３）が実行される。送信端末Ｔ０１におけるＮＣ通信制御部３４は、再計算されたリンク集合を構成する全ての通信端末から応答メッセージＲｅｓ２を受信すると、ＮＣ通信再開時間分析処理（ステップＳＴ１５）を起動する。ＮＣ通信再開時間分析処理では、送信端末Ｔ０１の通信再開時間分析部３５は、受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３に対して、問い合わせメッセージｍ０１１を用いて、それぞれ受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３がデータパケットを受信して観測情報を復元することに成功した最終受信時刻ｔｆを問い合わせる。各受信端末は、この最終受信時刻ｔｆを応答メッセージｍ１２を用いて送信端末Ｔ０１へ返信する。なお、この問い合わせメッセージｍ１１と応答メッセージｍ１２は、送信端末Ｔ０１と受信端末Ｔ６１，Ｔ６２，Ｔ６３間のＮＣ通信の通信経路とは別経路により、リンク集合の構成に関わりなく送信される。
【００７１】
また、送信端末Ｔ０１は、上述したようにリンクスループットの計測値が閾値ＴＨを下回った劣化発生時刻ｔｄの通知を受けている。ＮＣ通信再開時間分析処理では、通信再開時間分析部３５は、上記の最終受信時刻ｔｆ及び劣化発生時刻ｔｄのうち最も早い時刻に再送時間を設定する。この再送時間は、ＮＣ通信制御部３４に与えられる。
【００７２】
その後、ＮＣ通信制御部３４は、送信再開処理（ステップＳＴ１６）を起動する。この送信再開処理では、ＮＣ通信制御部３４は、新たなリンク集合を用いた観測情報の定周期配信を再開させる。このとき、ルーティング管理部２１は、観測情報ＤＢ３６から再開時間以後の送信済み観測情報を読み出し、その送信済み観測情報をＮＣ通信部１２に配信させる。
【００７３】
以上に説明したように実施の形態２に係る通信システムは、通信障害が発生してＮＣ通信が中断した場合でも、通信障害により欠落した観測情報を補完してＮＣ通信を早期に再開することができる。
【００７４】
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これら実施の形態は本発明の例示であり、これら実施の形態以外の様々な形態を採用することもできる。
【００７５】
なお、本発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７６】
Ｔｘ，Ｔｚ  通信端末、ＬＮ，ＬＮ１，ＬＮ２  リンク集合、２  通信リンク、９  センサ、１０  アプリケーション機能部、１１  ルーティング管理部、１２  ネットワーク符号化（ＮＣ）通信部、２１  符号化ルーティング部、２２  リンク集合管理部、２３  符号化関数ＤＢ、２４  送受信部、３１  データパケット受信記録部、３２  応答パケット受信記録部、３３  リンクスループット計測部、３４  ＮＣ通信制御部、３５  通信再開時間分析部、３６  観測情報ＤＢ、５０  定周期ＮＣ通信シーケンス、５１，５２，５３  ＮＣ通信。
【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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