(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的に再送を制御し、円滑に通信を行うことができる無線通信装置を提供する。【解決手段】無線通信装置１０は、ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定するＮＷ通信失敗判定部１１と、送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントするホップ数カウント部と、ホップ数カウント部を用いてカウントしたホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更するＭＡＣ部１４と、ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定する通信失敗判定部１３とを有する。ＮＷ通信失敗判定部１１は、通信失敗判定部１３の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促すことを特徴とする。【選択図】図１
2017143420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップネットワークを構成する無線通信装置において、
ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定するネットワーク層通信失敗判定部と、
送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントするホップ数カウント部と、
前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更するＭＡＣ層通信方式変更部と、
ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定するＭＡＣ層通信失敗判定部とを有し、
前記ネットワーク層通信失敗判定部は、前記ＭＡＣ層通信失敗判定部の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促すことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記ＭＡＣ層通信方式変更部は、前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数が１ホップだった場合に、ＭＡＣ層の通信方式を変更することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記ＭＡＣ層通信失敗判定部は、ＭＡＣ層においてＡＣＫを受信できなかった場合には、ＭＡＣ層のデータ通信が失敗したと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記ＭＡＣ層通信方式変更部は、前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数が１ホップだった場合に、ＭＡＣ層の通信方式をＡＣＫの返信を要求する通信方式に変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ホップ数カウント部は、自身の近傍に存在するノード情報を用いて、前記ホップ数をカウントすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記ホップ数カウント部は、ネットワーク層のルーティング方式としてソースルーティングを採用している場合には、送信データ内のルーティング情報を用いて、前記ホップ数をカウントすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記ネットワーク層通信失敗判定部は、前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数が２ホップ以上だった場合には、ネットワーク層のＡＣＫタイムアウト発生により、データ通信の失敗を判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項８】
マルチホップネットワークを構成する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、
ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定するネットワーク層通信失敗判定部と、
送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントするホップ数カウント部と、
前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更するＭＡＣ層通信方式変更部と、
ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定するＭＡＣ層通信失敗判定部として機能させ、
さらに、前記ネットワーク層通信失敗判定部を、前記ＭＡＣ層通信失敗判定部の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促すことを特徴とする無線通信プログラム。
【請求項９】
マルチホップネットワークを構成する無線通信装置における無線通信制御方法において、
ネットワーク層通信失敗判定部、ホップ数カウント部、ＭＡＣ層通信方式変更部、及びＭＡＣ層通信失敗判定部を有し、
前記ネットワーク層通信失敗判定部は、ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定し、
前記ホップ数カウント部は、送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントし、
前記ＭＡＣ層通信方式変更部は、前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更し、
前記ＭＡＣ層通信失敗判定部は、ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定し、
さらに、前記ネットワーク層通信失敗判定部は、前記ＭＡＣ層通信失敗判定部の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促す
ことを特徴とする無線通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信制御方法に関し、例えば、無線通信装置により形成される無線マルチホップネットワークに適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信に関する技術として、無線マルチホップネットワークが注目されている。無線マルチホップネットワークとは、各ノード（無線局）がデータを転送する機能を有し、直接的に通信できないノード同士も中継ノードを経由して通信可能な無線ネットワークである。無線マルチホップネットワークでは、複数のノードが自律してネットワークを構成するため、運用コストの負荷を抑えることが期待されている。
【０００３】
無線マルチホップネットワークにおいて、各ノードが遅延を生じること無く円滑に無線通信を行うことが理想ではあるが、実際には通信遅延が生じる。例えば、通信遅延は、無線通信の際に輻輳発生等の理由により、データの再送が発生することにより生じる。
【０００４】
ここで、再送による通信遅延を減らす方法として、各ノードが予め複数の通信経路（中継路）を保持し、この複数の通信経路によりデータ送信を行う方法が存在する（例えば、非特許文献１に記載の技術）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通信の度に複数の通信経路を介してデータを送信すると、その分だけ、ノードは余計に電力を消費してしまう。即ち、ノードの電力源は、電力の供給量が少ない乾電池等のため、複数の通信経路を介してのデータ送信は、電力の観点から負担となってしまう。また、余計なデータの送信により、無線マルチホップネットワーク内の通信トラフィックが増加する問題も生じる。
【０００７】
そのため、効率的に再送を制御し、円滑に通信を行うことができる無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信制御方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明は、マルチホップネットワークを構成する無線通信装置において、（１）ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定するネットワーク層通信失敗判定部と、（２）送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントするホップ数カウント部と、（３）前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更するＭＡＣ層通信方式変更部と、（４）ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定するＭＡＣ層通信失敗判定部とを有し、（５）前記ネットワーク層通信失敗判定部は、前記ＭＡＣ層通信失敗判定部の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促すことを特徴とする。
【０００９】
第２の本発明の無線通信プログラムは、マルチホップネットワークを構成する無線通信装置に搭載されるコンピュータを、（１）ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定するネットワーク層通信失敗判定部と、（２）送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントするホップ数カウント部と、（３）前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更するＭＡＣ層通信方式変更部と、（４）ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定するＭＡＣ層通信失敗判定部として機能させ、（５）さらに、前記ネットワーク層通信失敗判定部を、前記ＭＡＣ層通信失敗判定部の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促すことを特徴とする。
【００１０】
第３の本発明は、マルチホップネットワークを構成する無線通信装置における無線通信制御方法において、ネットワーク層通信失敗判定部、ホップ数カウント部、ＭＡＣ層通信方式変更部、及びＭＡＣ層通信失敗判定部を有し、（１）前記ネットワーク層通信失敗判定部は、ネットワーク層におけるデータ通信の失敗を判定し、（２）前記ホップ数カウント部は、送信データの最終到達先である目的ノードに至るまでの中継ノードの数であるホップ数をカウントし、（３）前記ＭＡＣ層通信方式変更部は、前記ホップ数カウント部を用いてカウントした前記ホップ数に応じて、ＭＡＣ層の通信方式を変更し、（４）前記ＭＡＣ層通信失敗判定部は、ＭＡＣ層のデータ通信の失敗を判定し、（５）さらに、前記ネットワーク層通信失敗判定部は、前記ＭＡＣ層通信失敗判定部の通信失敗情報に基づき、ネットワーク層の通信も失敗したと判定し、ネットワーク層の再送制御を促すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、効率的に再送を制御し、円滑に通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。
【図２】実施形態に係るＮＷ層及びＭＡＣ層における各ＡＣＫタイムアウトを視覚的にイメージして説明した説明図である。
【図３】実施形態に係る無線通信装置の送信動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明に係る無線通信装置、無線通信プログラム及び無線通信制御方法の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００１４】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、この実施形態に係る無線通信装置の機能的構成について示すブロック図である。図１において、無線通信装置１０は、ＮＷ通信失敗判定部１１、ＮＷ部１２、通信失敗判定部１３、ＭＡＣ部１４、及び無線通信部１５を有する。なお、図１に示す無線通信装置１０の各構成は、一部、又は全てについてソフトウェア的に構成しても良い。また、無線通信装置１０の通信方式は、限定されるものではなく、例えば、種々の無線ＬＡＮインタフェースを適用することができる。
【００１５】
ＮＷ通信失敗判定部１１は、ＮＷ部１２が実行する通信処理の成否判定を行う。例えば、ＮＷ通信失敗判定部１１は、ＮＷ部１２によりデータが送信されると、ＮＷ層のＡＣＫタイマを起動させるが、このＡＣＫタイマがタイムアウトとすると、他の無線通信装置１０へのデータ送信が失敗したと判定する。一方、ＮＷ通信失敗判定部１１は、このＡＣＫタイマがタイムアウトする前に、他の無線通信装置１０から応答信号であるＡＣＫを受信すると、データ送信が成功したと判定する。なお、ＮＷ通信失敗判定部１１は、他の無線通信装置１０へのデータ送信が失敗した（つまり、ＡＣＫ未受信）と判定すると、ＮＷ部１２に通信失敗情報を与える（データの再送を促す）。
【００１６】
ＮＷ部１２は、ＭＡＣ部１４及び図示しない上位層とデータ通信が可能であり、ＮＷ層の処理を行うＮＷ通信機能を有する。例えば、ＮＷ部１２は、ＮＷ通信失敗判定部１１から取得した通信失敗情報に基づき、ＮＷレイヤとして、フレームを再送する機能を有する。また、ＮＷ部１２は、フレーム送信後にＮＷ層におけるＡＣＫタイマを起動し、送信先（中継ノードが存在する場合には、最終的な宛先）からの応答（ＡＣＫ）を待つ。
【００１７】
ＭＡＣ部１４は、無線通信部１５及びＮＷ部１２とデータ通信が可能であり、ＭＡＣ層の処理を行うＭＡＣ通信機能（フレームの送受信や、誤り検出等）を有する。また、ＭＡＣ部１４は、フレーム送信後にＭＡＣ層におけるＡＣＫタイマを起動し、送信先（中継ノードが存在する場合には、直接送信する１ホップ内のノード）からの応答（ＡＣＫ）を待つ。なお、ＭＡＣ層のＡＣＫタイムアウトは数ミリ秒であるのに対し、ＮＷ層のＡＣＫタイムアウトは数百〜数秒である。
【００１８】
無線通信部１５は、ＭＡＣ部１４から与えられたデータ（フレーム）を無線信号（電波）に変換して送信するものである。また、無線通信部１５は、他の無線通信装置１０から受信した電波からフレームを抽出してＭＡＣ部１４に与えるものである。
【００１９】
通信失敗判定部１３は、ＭＡＣ部１４で送信されるフレームの内容や外部からの入力値に基づき、送信するフレームの送信先アドレスがＮＷ層の観点から１ホップ（ＨＯＰ）内であるか否かを判定するものである。また、通信失敗判定部１３は、あるフレームの送信先が１ＨＯＰ内であると判定し、かつ、ＭＡＣ部１４のフレーム送信が失敗した場合には、ＭＡＣ層の通信失敗により、ＮＷ層のフレーム送信が失敗であることをＮＷ通信失敗判定部１１へ通知する。
【００２０】
次に、通信失敗判定部１３におけるフレームの送信先アドレスがＮＷ層の観点から、１ＨＯＰであると判定する例を述べる。
【００２１】
通信失敗判定部１３は、ＮＷ部１２がルーティング方式としてソースルーティングを採用している場合には、フレーム内のルーティング情報から送信先が１ＨＯＰであることを判定する。また、通信失敗判定部１３は、例えば、近傍のノード（無線通信装置）を一覧化したネイバーテーブルを利用して、フレーム送信先のアドレスが１ＨＯＰであると判定しても良い。さらに、通信失敗判定部１３は、１ＨＯＰ内のアドレスが入力されたアドレスリストを保有している場合には、当該アドレスリストにフレーム送信先のアドレスが記載されているか否かで、１ＨＯＰであると判定しても良い。
【００２２】
次に、通信失敗判定部１３が、ＭＡＣ部１４においてフレーム送信が失敗したこと（１ＨＯＰ内のフレーム送信が失敗したこと）を判定する方法について述べる。
【００２３】
通信失敗判定部１３は、ＭＡＣ層におけるＡＣＫタイムがタイムアウトすると、１ＨＯＰ内のフレーム送信が失敗したと判定する。また、通信失敗判定部１３は、ＭＡＣ層における所定の通信エラーにより、１ＨＯＰ内のフレーム送信が失敗したと判定しても良い。
【００２４】
次に、本実施形態の特徴部分である通信失敗判定部１３の優位性について従来技術と比較して説明する。従来、ＮＷ層の処理を行っているＮＷ部は、フレーム送信後にＮＷ層のＡＣＫタイマがタイムアウトするまで、ＮＷ層の通信の失敗を認識することができなかった。言い換えれば、従来のＮＷ部は、ＡＣＫタイマがタイムアウトするまでフレームの再送を行うことができなかった。
【００２５】
図２は、ＮＷ層及びＭＡＣ層における各ＡＣＫタイムアウトを視覚的にイメージして説明した説明図である。図２に示すように、ＭＡＣ層のＡＣＫタイマは、ＮＷ層のＡＣＫタイマに比べて早くタイマアウトする（つまり、タイマの設定時間が短い）。ＮＷ層は、このＭＡＣ層におけるＡＣＫタイムアウト等による通信失敗を、ＮＷ層のＡＣＫタイムアウトよりも早く認識することができれば、従来に比べて早期に再送制御を行うことができる。
【００２６】
本実施形態の無線通信装置１０は、ＭＡＣ層の通信失敗を判定する通信失敗判定部１３を設け、ＮＷ通信失敗判定部１１へＭＡＣ層の通信失敗情報が通知されるので、この通知によりＮＷ層においても通信失敗を認識できる。
【００２７】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態の無線通信装置１０の動作を、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図３は、実施形態に係る無線通信装置の送信動作を示すフローチャートである。
【００２９】
ＮＷ部１２は、上位層からフレーム送信要求を受信すると、ＮＷ層のヘッダを付加する等のＮＷ層の処理を行う（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。
【００３０】
ＮＷ部１２は、処理されたフレームをＭＡＣ部１４へ転送する（Ｓ１０３）。
【００３１】
ＭＡＣ部１４は、ＮＷ部１２で処理されたフレームを受信すると、ＭＡＣ層のヘッダを付加する等のＭＡＣ層の処理を行う（Ｓ１０４）。そして、ＭＡＣ部１４は、ＭＡＣ部１４で処理されたフレームを無線通信部１５へ転送する。また、通信失敗判定部１３は、フレームの内容を確認し、通信経路が１ＨＯＰであるか否か確認する。なお、この実施形態では、フレームの通信経路は１ＨＯＰであり、ＭＡＣ部はＡＣＫ送信要求有りを指定して通信を行うものとする。
【００３２】
無線通信部１５は、ＭＡＣ部１４で処理されたフレームを送信先に送信する（Ｓ１０５）。
【００３３】
ＭＡＣ部１４は、ＭＡＣ層のＡＣＫタイマを起動する（Ｓ１０６）。
【００３４】
ＭＡＣ部１４は、送信先のノードからＡＣＫを受信したか否か確認する（Ｓ１０７）。ＭＡＣ部１４は、ＡＣＫを受信した場合には一連の処理を終了し、ＡＣＫを受信しなかった場合には、次の処理を行う。
【００３５】
ＭＡＣ部１４は、ＭＡＣ層のＡＣＫタイマがタイムアウトしたか否か確認する（Ｓ１０８）。ＭＡＣ部１４は、ＡＣＫタイマがタイムアウトしなかった場合には先述のステップＳ１０７の処理を再度実行し、ＡＣＫタイマがタイムアウトした場合には、次の処理を行う。
【００３６】
通信失敗判定部１３は、ＭＡＣ部のＡＣＫタイマがタイマアウトしたことによりＭＡＣ層における通信が失敗したことをＮＷ通信失敗判定部１１に通知する（Ｓ１０９）。
【００３７】
ＮＷ通信失敗判定部１１は、ＮＷ通信失敗判定部１１からの通知によりＮＷ層における通信が失敗したこと認識し、ＮＷ部１２に対して再送を促すために当該通信失敗情報を通知する（Ｓ１１０）。
【００３８】
ＮＷ部１２は、通信経路（例えば、１ＨＯＰから２ＨＯＰ以上の通信経路）に切り替え上で、フレームの再送制御を行う（Ｓ１１１）。
【００３９】
（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４０】
この実施形態によれば、通信失敗判定部１３は、通信経路が１ＨＯＰである場合には、ＭＡＣ部のＡＣＫタイムアウトにより、ＮＷ通信失敗判定部１１にＭＡＣ部の通信が失敗したことを通知することとした。これにより、ＮＷ通信失敗判定部１１は、ＮＷ部のＡＣＫタイマがタイムアウトする前に、ＮＷ層の通信が失敗したことを認識できるようになった。そして、ＮＷ部１２は、その分だけ早期に通信経路を変更した上で再送制御が行えるようになった。
【００４１】
よって、無線通信装置１０は従来に比べて効率的に通信を行うことが可能となり、また、無駄な処理を行う必要性が無くなったので、消費電力の観点からも効率的になった。
【００４２】
（Ｂ）他の実施形態
この実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
【００４３】
この実施形態において、通信失敗判定部１３は、ＭＡＣ層のＡＣＫタイムのタイムアウトにより、ＭＡＣ層の通信が失敗した判定した。変形例として、通信失敗判定部１３は、この他にも何らかのＭＡＣ層のエラーを検知した場合には、ＡＣＫタイマがタイムアウトする前においても、ＭＡＣ層の通信が失敗したとして、ＮＷ通信失敗判定部１１に通信失敗情報を通知しても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０…無線通信装置、１１…ＮＷ通信失敗判定部、１２…ＮＷ部、１３…通信失敗判定部、１４…ＭＡＣ部、１５…無線通信部。
【図１】
2017143420.tif 000003
【図２】
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【図３】
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