(57)【要約】【課題】無線マルチホップネットワークを構築する際、所定の接続性条件を満たし、かつ、中継用端末を最小数とするネットワークを導出する中継用端末設置位置導出装置を提供する。【解決手段】中継用端末設置位置導出装置は、無線端末１２ａ〜１２ｄの設置位置と、中継用端末１３ａ〜１３ｃの設置候補位置と、基地端末１１の設置位置とについて、全部の２地点間（２８通り）の互いの電波強度（５６通り）の測定結果である電波強度表を持つ。中継用端末設置位置導出装置は、１台の中継用端末を含むネットワークを生成し、電波強度表に基づき、このネットワークが接続性条件を満たすか判定する。満たす場合は処理を終了し、満たさない場合は、いずれか２台の中継用端末を含むネットワークを生成し、同様に、電波強度表に基づき接続性条件を満たすか判定する。以下、同様に処理を継続し、接続性条件を満たすネットワークがヒットした時点で処理を終了する。【選択図】図２
2009218913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配置される位置が決定されており、かつ、生成した無線データを所定の装置宛てに発信するとともに他の端末装置から前記所定の装置宛ての無線データを受信した場合には受信した無線データを中継する複数の発信端末装置と、配置される位置が暫定的に決定されており前記位置に配置された場合には他の端末装置から受信した前記所定の装置宛ての無線データを中継する中継用端末装置となる中継用端末装置の候補である複数の候補端末装置と、配置される位置が決定されており、かつ、前記発信端末装置の発信する無線データの送信先となる前記所定の装置である基地局端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムを対象として作成された受信電波強度情報であって、それぞれの前記端末装置が予め決定された位置に配置された場合において、それぞれの前記端末装置の間の互いの受信電波強度が示された受信電波強度情報を記憶する受信電波強度情報記憶部と、
前記無線マルチホップネットワークシステムに要求される所定のネットワーク条件を記憶するネットワーク条件記憶部と、
前記無線マルチホップネットワークシステムの備える前記複数の候補端末装置の中から所定の前記候補端末装置を選択し、選択された前記候補端末装置と、前記複数の発信端末装置と、前記基地局端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムを判定対象ネットワークシステムとして決定し、決定された前記判定対象ネットワークシステムが前記ネットワーク条件を満たすかどうかを受信電波強度情報に基づいて判定する判定部と
を備えたことを特徴とするネットワーク条件判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、
所定のルールに従って、順次、前記判定対象ネットワークシステムを決定し、かつ、決定した前記判定対象ネットワークシステムが前記ネットワーク条件を満たすかどうかを受信電波強度情報に基づいて判定することを継続することにより、前記ネットワーク条件を満たす無線マルチホップネットワークシステムであって前記複数の発信端末装置と、前記基地局端末装置と、最も少ない台数の前記候補端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムである候補端末数最小ネットワークシステムを探索することを特徴とする請求項１記載のネットワーク条件判定装置。
【請求項３】
前記受信電波強度情報が対象とする無線マルチホップネットワークシステムは、
Ｎ台（Ｎは２以上の整数）の前記候補端末装置を備え、
前記判定部は、前記所定のルールとして、
Ｎ台のうちのいずれかの１台の前記候補端末装置と、前記複数の発信端末装置と、前記基地局端末装置とからなるＮＣ１通り（Ｃはコンビネーション記号を示す）の無線マルチホップネットワークシステムである前記判定対象ネットワークシステムを決定し、決定されたＮＣ１通りの前記判定対象ネットワークシステムの中に前記ネットワーク条件を満たすものが存在するかどうかを判定し、ＮＣ１通りの前記判定対象ネットワークシステムの中に前記ネットワーク条件を満たすものが存在すると判定した場合には前記ネットワーク条件を満たす前記判定対象ネットワークシステムを前記候補端末数最小ネットワークシステムと決定し、ＮＣ１通りの前記判定対象ネットワークシステムの中に前記ネットワーク条件を満たすものが存在しないと判定した場合にはＮ台のうちのいずれかの２台の前記候補端末装置と、前記複数の発信端末装置と、前記基地局端末装置とからなるＮＣ２通りの前記判定対象ネットワークシステムを決定し、決定されたＮＣ２通りの前記判定対象ネットワークシステムの中に前記ネットワーク条件を満たすものが存在するかどうかを判定し、ＮＣ２通りの前記判定対象ネットワークシステムの中に前記ネットワーク条件を満たすものが存在すると判定した場合には前記ネットワーク条件を満たす前記判定対象ネットワークシステムを前記候補端末数最小ネットワークシステムと決定し、ＮＣ２通りの前記判定対象ネットワークシステムの中に前記ネットワーク条件を満たすものが存在しないと判定した場合には、以降順次、前記候補端末装置の台数のＮ台まで前記候補端末装置の台数をインクリメントして前記候補端末数最小ネットワークシステムの探索を継続することを特徴とする請求項２記載のネットワーク条件判定装置。
【請求項４】
前記受信電波強度情報が対象とする無線マルチホップネットワークシステムは、
Ｎ台（Ｎは２以上の整数）の前記候補端末装置を備え、
前記判定部は、前記所定のルールとして二分探索を用いることにより、
前記候補端末数最小ネットワークシステムを探索することを特徴とする請求項２記載のネットワーク条件判定装置。
【請求項５】
コンピュータを
配置される位置が決定されており、かつ、生成した無線データを所定の装置宛てに発信するとともに他の端末装置から前記所定の装置宛ての無線データを受信した場合には受信した無線データを中継する複数の発信端末装置と、配置される位置が暫定的に決定されており前記位置に配置された場合には他の端末装置から受信した前記所定の装置宛ての無線データを中継する中継用端末装置となる中継用端末装置の候補である複数の候補端末装置と、配置される位置が決定されており、かつ、前記発信端末装置の発信する無線データの送信先となる前記所定の装置である基地局端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムを対象として作成された受信電波強度情報であって、それぞれの前記端末装置が予め決定された位置に配置された場合において、それぞれの前記端末装置の間の互いの受信電波強度が示された受信電波強度情報を記憶する受信電波強度情報記憶部と、
前記無線マルチホップネットワークシステムに要求される所定のネットワーク条件を記憶するネットワーク条件記憶部と、
前記無線マルチホップネットワークシステムの備える前記複数の候補端末装置の中から所定の前記候補端末装置を選択し、選択された前記候補端末装置と、前記複数の発信端末装置と、前記基地局端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムを判定対象ネットワークシステムとして決定し、決定された前記判定対象ネットワークシステムが前記ネットワーク条件を満たすかどうかを受信電波強度情報に基づいて判定する判定部と
して機能させることを特徴とするネットワーク条件判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線マルチホップ機能を有する端末により構成される無線マルチホップネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線マルチホップネットワークを構築するとき、例えばセンサネットワークのように特定の場所の情報を収集したい場合、情報測定用の無線端末を設置する位置はあらかじめ決まっている。しかし、必要な位置のみに無線端末を設置しただけでは、電波が到達できないなどの理由で無線端末間の通信ができない、もしくは不安定な可能性がある。そのため、通常の無線端末とは別に中継専用の中継用端末を設置し、通信を補助するのが一般的である。このとき、コストの観点から、中継用端末の数はできるだけ少ないのが望ましい。そのためには、必要な位置のみに中継用端末を設置するようネットワーク設計を行うことが必要である。また、環境の変化によってある無線端末間のリンクが使用不能になった場合、そのリンクに依存しているすべての無線端末が通信不能になるため、このような場合を考慮し、代替の経路を用意しておくなど、冗長にネットワークを構築しておく必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００６−８１０７７号公報）では、基地局によるノード間接続性診断の結果と、中継端末設置ポイント候補における、１ホップで接続可能なノード検出の結果を用いて、基地局と孤立端末の接続を確立する中継端末設置ポイント候補を選択する方法が示されている。
【特許文献１】特開２００６−８１０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では孤立端末間の通信を考慮していないため、孤立ノード数が多い場合は中継用端末の設置数が多くなってしまう。また、特許文献１では孤立端末が存在しない場合は中継用端末を設置しないが、これは、孤立端末は存在しないが、中継用端末設置によってネットワークの冗長性を高めたいという場合に不都合となる。また、一部の端末が他の端末より重要な役割を持つため、一部の送受信点間の冗長性を他の送受信点間より高くしたいという要求にも対応できない。
【０００５】
本発明は、無線マルチホップネットワークにおいて、ネットワークが所定のネットワーク条件を満たすようになる中継用端末の設置位置を導出する装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のネットワーク条件判定装置は、
配置される位置が決定されており、かつ、生成した無線データを所定の装置宛てに発信するとともに他の端末装置から前記所定の装置宛ての無線データを受信した場合には受信した無線データを中継する複数の発信端末装置と、配置される位置が暫定的に決定されており前記位置に配置された場合には他の端末装置から受信した前記所定の装置宛ての無線データを中継する中継用端末装置となる中継用端末装置の候補である複数の候補端末装置と、配置される位置が決定されており、かつ、前記発信端末装置の発信する無線データの送信先となる前記所定の装置である基地局端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムを対象として作成された受信電波強度情報であって、それぞれの前記端末装置が予め決定された位置に配置された場合において、それぞれの前記端末装置の間の互いの受信電波強度が示された受信電波強度情報を記憶する受信電波強度情報記憶部と、
前記無線マルチホップネットワークシステムに要求される所定のネットワーク条件を記憶するネットワーク条件記憶部と、
前記無線マルチホップネットワークシステムの備える前記複数の候補端末装置の中から所定の前記候補端末装置を選択し、選択された前記候補端末装置と、前記複数の発信端末装置と、前記基地局端末装置とからなる無線マルチホップネットワークシステムを判定対象ネットワークシステムとして決定し、決定された前記判定対象ネットワークシステムが前記ネットワーク条件を満たすかどうかを受信電波強度情報に基づいて判定する判定部と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、無線マルチホップネットワークにおいて、ネットワークが所定の条件を満たすようになる中継用端末設置位置を導出する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における中継用端末設置位置導出装置１００（ネットワーク条件判定装置）のハードウェア資源の一例を示す図である。図１において、中継用端末設置位置導出装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ８１０（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ８１０は、バス８２５を介してＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）８１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）８１２、表示装置８１３、キーボード８１４、マウス８１５、通信ボード８１６、ＣＤＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）８１８、プリンタ装置８１９、磁気ディスク装置８２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置８２０の代わりに、フラッシュメモリなどの記憶装置でもよい。
【０００９】
ＲＡＭ８１２は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ８１１、ＣＤＤ８１８、磁気ディスク装置８２０等の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部、格納部、バッファの一例である。通信ボード８１６、キーボード８１４などは、入力部（データ入力部）、入力装置の一例である。また、通信ボード８１６、表示装置８１３、プリンタ装置８１９などは、出力部、出力装置の一例である。
【００１０】
通信ボード８１６は、後述の測定用端末、無線端末、中継用端末、基地端末などと無線通信可能である。
【００１１】
磁気ディスク装置８２０には、オペレーティングシステム８２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム８２２、プログラム群８２３、ファイル群８２４が記憶されている。プログラム群８２３のプログラムは、ＣＰＵ８１０、オペレーティングシステム８２１、ウィンドウシステム８２２により実行される。
【００１２】
上記プログラム群８２３には、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ８１０により読み出され実行される。
【００１３】
ファイル群８２４には、以下に述べる実施の形態の説明において、「接続性条件６０１」、「電波強度表６０２」として説明する情報や、「〜の決定結果」、「〜の判定結果」、「〜の算出結果」、「〜の抽出結果」、「〜の生成結果」、「〜の処理結果」として説明する情報や、データや信号値や変数値やパラメータなどが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ８１０によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００１４】
また、以下に述べる実施の形態の説明においては、データや信号値は、ＲＡＭ８１２のメモリ、ＣＤＤ８１８のコンパクトディスク、磁気ディスク装置８２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｋ）等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス８２５や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００１５】
また、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜部」として説明するものは、「〜部」、「手段」、「〜回路」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ８１１に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ８１０により読み出され、ＣＰＵ８１０により実行される。すなわち、プログラムは、以下に述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、以下に述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００１６】
図２は、本実施の形態１の対象とする無線マルチホップネットワークシステム１０００を説明する図である。無線マルチホップネットワークシステム１０００は、基地端末（基地局端末装置）、無線端末（発信端末装置）、中継用端末（候補端末装置）から構成される。図２に示すように、無線マルチホップネットワークシステム１０００は、一台の基地端末１１と、無線端末１２ａ〜１２ｄと、中継用端末１３ａ〜１３ｃの８台の端末装置から構成されている。
【００１７】
基地端末１１は、複数の無線端末から無線マルチホップ通信を用いて情報を収集する端末装置である。基地端末１１の設置位置は、予め決められている。
【００１８】
無線端末１２ａ等は、任意のデータを基地端末１１へ無線で送信する機能を有し、その際、他の無線端末および中継用端末からの通信を中継する機能を有する。無線端末１２ａ〜１２ｄの設置位置は、予め決められている。
【００１９】
中継用端末１３ａ等は、他の無線端末及び他の中継用端末からの通信を中継する機能を有する。中継用端末１３ａの設置位置は、所定の中継用端末の設置可能位置の中から任意の個数選ぶことができる。すなわち、中継用端末１３ａ〜１３ｃの設置位置は、暫定的に決定されており、最終的に使用する中継用端末（中継用端末の設置位置）は、中継用端末１３ａ〜１３ｃの中から決定される。当然、使用する中継用端末の数は、少ないほうがよい。すなわち図２に示す中継用端末１３ａ〜１３ｃは、中継用端末の候補である。そして、後述する中継用端末設置位置導出装置１００によって、中継用端末１３ａ〜１３ｃの中から、中継用端末として確定するべきものが決定される。なお、中継用端末として無線端末を用いても良い。
【００２０】
また、中継用端末の設置可能位置（設置の候補位置）は、ネットワークを設置する環境内で中継用端末を設置することが可能な位置であって、電源の位置や通路、柱等の物理的な条件から、その環境内で有限箇所に決めることが出来る。
【００２１】
図３は、中継用端末設置位置導出装置１００の構成ブロックである。中継用端末設置位置導出装置１００は、データ入力部１０、電波強度測定部２０、無線送受信部３０、選択処理部４０（判定部）、出力部５０、記憶部６０（受験電波強度情報記憶部、ネットワーク条件記憶部）を備える。
【００２２】
（１）データ入力部１０は、接続性条件６０１（ネットワーク条件）の入力を受け付ける。ここで「接続性条件６０１」とは、中継用端末の設置後のネットワークシステムが満たすべき条件である。「接続性条件６０１」は、例えば、任意の送受信点間におけるホップ数、経路数、電波強度などである。
（２）無線送受信部３０は、データの無線送信と受信とを行う。
（３）電波強度測定部２０は、無線送受信部３０を使い、例えばそれぞれの位置に配置された状態の端末間に受信電波強度測定を実施させるリクエストを送信して互いに測定を実施させ、各端末からのレスポンスを無線送受信部３０から受け取る。そして受け取ったデータを「まとめたもの」（後述の電波強度表６０２）を記憶部６０に記録する。
（４）選択処理部４０は、電波強度測定部２０が記憶部６０に記録したデータ（電波強度表６０２）、データ入力部１０が記憶部６０に記録したデータ（後述の接続性条件６０１）などに基づいて、中継用端末の設置位置を選択し、その選択された中継用端末と、無線端末１２ａ〜１２ｄ、基地端末１１とからなるネットワークシステムが接続性条件６０１を満たすかどうかの判定処理を行う。そして、得られた中継用端末の設置位置を記憶部６０に記録する。
（５）出力部５０は、選択処理部４０が記憶部６０に記録した中継用端末の設置位置を表示装置やプリンタに出力する。
（６）記憶部６０は、データ入力部１０が受け取った接続性条件６０１、電波強度測定部２０が生成した電波強度表６０２、あるいはデータ入力部１０が受け付けたデータ、選択処理部４０で計算のために必要となる一時的なデータ、選択処理部４０で出力された結果などを、例えばテーブル形式で記憶している。
【００２３】
[中継用端末の設置位置を求めるまでの動作]
図４は、実施の形態１における中継用端末の設置位置を求める手順（所定のルールの一例）を説明するためのフローチャートである。
【００２４】
（Ｓ３０１）
ステップ３０１において、データ入力部１０は、ユーザから「接続性条件６０１」を受け付ける。データ入力部１０は、ユーザから「接続性条件６０１」を受け付けると、接続性条件６０１を記憶部６０に記憶する。あるいは、記憶部６０に記憶されている予め規定された接続性条件６０１を用いても良い。
【００２５】
（Ｓ３０２）
ステップ３０２において、電波強度測定部２０は、各地点間の電波強度を計算し、電波強度表６０２（受信電波強度情報）を生成して記憶部６０に格納する。
【００２６】
（電波強度表６０２の説明）
図５は、電波強度表６０２の一例を示す図である。図５の電波強度表６０２（受信電波強度情報）は、図２に示した４台の無線端末１２ａ〜１２ｄと、３台の中継用端末１３ａ〜１３ｃと、１台の基地端末１１とからなる無線マルチホップネットワークシステム１０００を対象として作成されたものである。電波強度表６０２は、それぞれの端末装置が予め決定された位置に配置された場合において、それぞれの端末装置の間の互いの受信電波強度が示されている。即ち、電波強度表６０２は、それぞれの２つの端末装置の間にいて、一方が他方から受信する受信電波強度と、他方が一方から受信する受信電波強度のデータから構成されている。図５において、一番左側の列が受信側を示し、最上段の行が送信側を示す。例えば、無線端末１２ａの行と無線端末１２ｂの列とから決まるセルの値「−５８．３」は、無線端末１２ａが無線端末１２ｂから受信する際の受信電波強度を示している。また、無線端末１２ｂの行と無線端末１２ａの列とから決まるセルの値「−５８．５」は、無線端末１２ｂが無線端末１２ａから受信する際の受信電波強度を示している。また、無線端末１２ｂの行と無線端末１２ｃの列とから決まるセルの値「−」は、無線端末１２ｂが無線端末１２ｃから受信する電波の受信電波強度が、例えば遮蔽物が存在し、測定不能であることを示す。
【００２７】
（電波強度表６０２の生成）
電波強度表６０２は、例えば以下のような方法で生成できる。図２の場合で説明する。
（１）無線端末１２ａ〜１２ｄの設置位置と、中継用端末１３ａ〜１３ｃの設置候補位置と、及び基地端末１１の設置位置とに電波強度測定用の測定用端末を設置する。
（２）測定用端末は、互いに電波強度の測定を行い、その結果を中継用端末設置位置導出装置１００に送信する。
（３）中継用端末設置位置導出装置１００の無線送受信部３０は、測定用端末から送信された電波強度データを受信し、電波強度測定部２０に渡す。
（４）電波強度測定部２０は、それぞれの測定用端末が測定した電波強度データを基に、図５に示すような電波強度表６０２を作成し、記憶部６０に記憶する。
（５）なお、以上の（１）〜（４）の方法は一例であり、各地点間の電波強度データが得られるのであれば、他のどのような方法を用いても良い。
【００２８】
（Ｓ３０３）
ステップ３０３において、選択処理部４０は、候補となる中継用端末の数をｎ個と想定した場合の設置パターンを生成する。ｎは初期値１（ｎ＝１）である。設置パターンは、中継用端末をどの中継用端末の設置候補位置に設置するかで異なる。ここでは、全パターン生成する。すなわち選択処理部４０は、図２の場合であれば、３Ｃ１＝３通り（Ｃはコンビネーション記号を示す）の無線マルチホップネットワークシステム（判定対象ネットワークシステム）を決定する。具体的には、選択処理部４０は、
３台のうち中継用端末１３ａを選択し、この中継用端末１３ａと、無線端末１２ａ〜１２ｄと、基地端末１１とからなる第１の無線マルチホップネットワークシステム（第１の設置パターン）、３台のうち中継用端末１３ｂを選択し、この中継用端末１３ｂと、無線端末１２ａ〜１２ｄと、基地端末１１とからなる第２の無線マルチホップネットワークシステム（第２の設置パターン）、３台のうち中継用端末１３ｃを選択し、この中継用端末１３ｃと、無線端末１２ａ〜１２ｄと、基地端末１１とからなる第３の無線マルチホップネットワークシステム（第３の設置パターン）を決定し、生成する。
【００２９】
（Ｓ３０４）
ステップ３０４において、選択処理部４０は、決定され３通りの無線マルチホップネットワークシステム（判定対象ネットワークシステム）の中に接続性条件６０１（ネットワーク条件）を満たすものが存在するかどうかを評価（判定）する。すなわち、選択処理部４０は、ステップ３０２で得られた電波強度表６０２を基に、ステップ３０３で得られた設置パターンのすべてに対して（ｎ＝１の場合は３通りのパターンのそれぞれについて）、既存の経路制御手法を用いて各無線端末から基地端末１１までの経路を計算し、各無線端末から基地端末１１までの経路数、ホップ数を算出する。すなわち「経路を計算」とは、設置パターンから経路制御手法を用いて経路を求めることを意味する。設置パターンとは中継用端末の設置位置のパターンであり、経路のパターンではない。なお、どのような経路制御手法を使うかによって、同じ設置パターンであっても異なる経路になる場合がある。
この「経路の計算」には、例えば、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｔａｓｋ  Ｆｏｒｃｅ）のＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ  Ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｎｔｓ）３５６１で規定されるＡＯＤＶ（Ａｄ  ｈｏｃ  Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｖｅｃｔｏｒ）ルーティングなどを用いることができる。どのような経路制御手法を用いるかは事前にネットワーク設計者が設定する。選択処理部４０は、各無線端末から基地端末１１までの経路数が接続性条件６０１で指定された経路数より多いか、各無線端末から基地端末１１までのホップ数が接続性条件６０１で指定されたホップ数以下かなどを評価する。すなわち、選択処理部４０は、３Ｃ１＝３通りの無線マルチホップネットワークシステムのそれぞれについて、接続性条件６０１を満たしているかどうかを評価（判定）する。
【００３０】
（Ｓ３０５）
ステップ３０５において、選択処理部４０は、ステップ３０４の評価の結果、接続性条件６０１を満たす設置パターンがあったと判定した場合には、ステップ３０６の処理に進む。選択処理部４０は、接続性条件６０１を満たす設置パターンが無いと判定した場合、ステップ３０７に進む。すなわち、Ｓ３０５でＹＥＳの場合、選択処理部４０は、３台のうちのいずれか１台の中継用端末を含む３通りの無線マルチホップネットワークシステム（設置パターン）の中に接続性条件６０１を満たすものが存在すると判定した場合には、接続性条件６０１を満たすその１台の中継用端末を含む無線マルチホップネットワークシステムを中継用端末数最小ネットワークシステム（候補端末数最小ネットワークシステム）と決定する。
【００３１】
（Ｓ３０６）
ステップ３０６において、選択処理部４０は、評価した３つのパターンの中から最も接続性条件を良く満たすパターンを選び、出力部５０に渡す。すなわち選択処理部４０は、
ｎ＝１の場合、かつ、図２の場合を想定すれば、
中継用端末１３ａが選択された第1設置パターン、
中継用端末１３ｂが選択された第２設置パターン、
中継用端末１３ｃが選択された第３設置パターン
の３つがあるが、この中で、第２設置パターンと第３設置パターンとの両方が接続性条件を満たす場合、両者のうち、最も接続性条件を良く満たすパターンを選び、出力部５０に渡す。出力部５０は渡されたデータを表示装置、プリンタ等に出力する。
【００３２】
（Ｓ３０７、Ｓ３０８）
ステップ３０７において、選択処理部４０は、ｎ＋１と中継用端末の設置候補位置の数を比較する。選択処理部４０は、ｎ＋１が中継用端末の設置候補位置の数以下の場合（Ｓ３０７のＮＯ）、Ｓ３０８においてｎを１増やしてステップ３０３をやり直す。選択処理部４０は、ｎ＋１が中継用端末の設置候補位置の数より大きくなった場合（Ｓ３０７のＹＥＳ）、ステップ３０９に進む。この設例では、ｎ＝１の場合、ｎ＋１は中継用端末の設置候補位置の数である３以下のためＳ３０８に進み、ｎは１だけインクリメントされてｎ＝２となり、Ｓ３０３の処理がｎ＝２としてやり直される。
【００３３】
（２回目のＳ３０３：ｎ＝２）
第２回目のＳ３０３において、選択処理部４０は、中継用端末１３ａ〜１３ｃの３台のうちのいずれか２台（ｎ＝２）の中継用端末を選択し、選択された２台の中継用端末と、無線端末１２ａ〜１２ｄと、基地端末１１とからなる３Ｃ２＝３通りの無線マルチホップネットワークシステム（判定対象ネットワークシステム）を決定する。そして、選択処理部４０は、決定された３通りの無線マルチホップネットワークシステムの中に接続性条件６０１を満たすものが存在するかどうかを評価（判定）する。
【００３４】
（２回目のＳ３０５）
２回目のステップ３０５において、選択処理部４０は、ステップ３０４の評価の結果、接続性条件６０１を満たす設置パターンがあったと判定した場合には、ステップ３０６の処理に進む。選択処理部４０は、３Ｃ２＝３通りの無線マルチホップネットワークシステムの中に接続性条件６０１を満たすものが存在すると判定した場合には、接続性条件６０１を満たす無線マルチホップネットワークシステムを候補端末数最小ネットワークシステムと決定する。選択処理部４０は、接続性条件６０１を満たす設置パターンが無いと判定した場合、ステップ３０７に進む。すなわち、選択処理部４０は、３Ｃ２通りの無線マルチホップネットワークシステムの中に接続性条件６０１を満たすものが存在しないと判定した場合には（Ｓ３０５のＮＯ）、以降順次、中継用端末の台数のＮ台（この設例ではＮ＝３）まで、中継用端末の台数をインクリメント（Ｓ３０８）して端末数最小ネットワークシステムの探索を継続する。
【００３５】
（Ｓ３０９）
ステップ３０９において、選択処理部４０は、ｎ＋１が中継用端末の設置候補位置の数（本設例では３）より大きくなった場合（Ｓ３０７のＹＥＳ）、すなわち、中継端末を１台含む場合から３台の全ての中継端末を含む場合の全ての場合の無線マルチホップネットワークシステムのいずれも接続性条件６０１を満たさない場合には、「接続性条件６０１を満たすパターンは存在しなかった」という事を示すメッセージを出力部５０へ渡す。出力部５０は、このメッセージを表示装置あるいはプリンタに出力する。
【００３６】
以下に、ステップ３０４以降の動作を具体例とともに詳しく説明する。図６は、端末配置を示す図である。図６は、基地端末（Ｂ）が１台あり、無線端末（Ｔ１）〜（Ｔ３）が３台あり、中継用端末設置候補位置（Ｒ１）〜（Ｒ３）が３箇所あり、その物理的配置を示している。この図６の配置において、ステップ３０２で得られた電波強度表が図７である場合を想定して説明する。
【００３７】
選択処理部４０によって最終的にも取得したい解は、中継用端末設置候補位置（Ｒ１）〜（Ｒ３）の中で、できるだけ少ない候補位置の数であって、かつ、接続性条件を満たすネットワークを構築できるような中継用端末の設置位置である。
【００３８】
図７の電波強度情報は、測定値（単位：ｄＢｍ）を示すものであり、各無線端末の受信性能などによって、同じ値であっても通信可能かどうかが異なる。このため、ユーザが、あらかじめ無線端末の性能を加味して図８のような「電波強度情報‐通信レベル変換表」を用意し、電波強度情報を通信レベルに変換する。もちろん、現実には、この「電波強度情報‐通信レベル変換表」を選択処理部４０に組み込み、選択処理部４０により処理される。図８では、通信レベルを０（通信不能）〜５（十分に通信可能）の６段階としている。図９は、図８を用いて図７を変換したものである。
【００３９】
次に、設置パターンを計算する。設置パターンは、中継用端末の設置位置の組合せのことである。この「設置パターン」は、どの中継用端末設置候補位置に中継用端末を置くか、置かないかで決まる。
【００４０】
今回の条件では、図１０で示す設置パターンがあり得る。これらの設置パターンについて選択処理部４０は、接続性条件を順次評価していく。
【００４１】
この実施の形態１では、中継用端末設置数の少ない順に評価する。ここでは接続性条件を、
「使用するリンクの通信レベル３以上、経路のホップ数２以下で全無線端末への通信経路がある。」
とする。ここで
「リンク」とは、任意の２端末間の直接通信路のことを表す。
「経路のホップ数」とは、目的の端末に到達するまでに中継する端末の数を表す。
直接通信を１ホップとし、中継が１つ増えるごとに１増えるものとする。
その他の接続性条件としては、「経路数」（経路制御手法によっては宛先までの異なる複数の経路を求める事ができるものもある）や、物理的距離、ユーザが任意に設定した端末の重要度などが挙げられる。
【００４２】
＜設置パターン１の評価（中継用端末設置数０）＞
図１１は、選択処理部４０による設置パターン１の評価結果を示す。図１１は設置パターン１（中継用端末なし）の経路一覧表を示している。図１１の場合は、図９の「通信レベル表」と既存の経路手法とを使用し、基地端末（Ｂ）から無線端末（Ｔ１），（Ｔ２），（Ｔ３）に到達する最短経路をそれぞれ計算している。ただし、接続性条件には「使用するリンクの通信レベル３以上」とあるので、通信レベル２以下のリンクは使用しないものとする。図１１より、設置パターン１は無線端末（Ｔ３）への通信経路が無いので接続性条件を満たしていない。以下も同様に、選択処理部４０は、接続性条件を満たすまで設置パターン２以降の評価を続ける。設置パターンの評価は、中継用端末設置数が同じパターンをひとまとめとして行います。
【００４３】
＜設置パターン２の評価（中継用端末設置数１：Ｒ１）＞
図１２は、選択処理部４０による設置パターン２の評価結果を示す。図１２についての処理は、図１１の場合と同様である。図１２の場合、無線端末（Ｔ３）への通信経路が無いので接続性条件を満たさない。
【００４４】
＜設置パターン３の評価（中継用端末設置数１：Ｒ２）＞
図１３は、選択処理部４０による設置パターン３の評価結果を示す。図１２についての処理は、図１１の場合と同様である。図１３は、接続性条件を満たす。
【００４５】
＜設置パターン４の評価（中継用端末設置数１：Ｒ３）＞
図１４は、選択処理部４０による設置パターン４の評価結果を示す。図１４は、無線端末（Ｔ３）までの経路がホップ数４なので、接続性条件を満たさない。
【００４６】
選択処理部４０は、設置パターン４までの、「中継用端末設置数＝１」のパターンを評価し終わった状態で、設置パターン３が接続性条件を満たしたので、後述する評価を中断して設置パターン３を結果として出力する（図４：Ｓ３０６相当）。図１５は、出力結果を配置端末として示した図である。尚、選択処理部４０は、この段階で複数の設置パターンが接続性条件を満たしていた場合は、例えばホップ数の平均値が低いなど、より接続性条件を満たしているパターンを出力する。以上が具体的な流れである。
【００４７】
以上、図４で説明した一連の処理により、接続性条件６０１を満たす無線マルチホップネットワークシステムであって、中継用端末の最小数である無線マルチホップネットワークシステムを容易に決定することができる。すなわち、以上の実施の形態１の中継用端末設置位置導出装置１００により、接続性条件６０１を満たす無線マルチホップネットワークシステムに対して、最小数の中継用端末の設置位置を導出することができる。
【００４８】
以上の実施の形態１の中継用端末設置位置導出装置１００は、端末間の電波強度測定の結果得られる端末間の電波強度を用いた。端末間の電波強度測定は、他のノードへの測定用電波発信および他のノードから受信した測定用電波の電波強度を測定することができる電波強度測定用の測定用端末を用いた。なお、測定用端末には予め決められた設置位置（中継用端末の場合は暫定的な位置）に設置された無線端末および中継用端末を用いても良い。測定用端末を、すべての無線端末の設置位置と、すべての中継用端末の設置候補位置と基地局端末の設置位置とに設置し、電波強度を測定する。これにより、任意の２地点間の電波強度を示す電波強度表６０２が作成される。中継用端末設置位置導出装置１００は、この電波強度表６０２に基づいて、中継用端末を、中継用端末設置候補位置に設置する場合、設置しない場合のパターンに対して所定の接続性条件６０１を評価し、その中で所定の接続性条件６０１を満たし、かつ中継用端末設置数が最小となるパターンを中継用端末の設置位置として導出するものである。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態１のステップ３０２では、電波強度を実測した。しかし、あまりにも中継端末の設置可能位置が多い場合や、実際の設置作業のとき以外立ち入りができない場合などの理由により、事前に電波強度の測定用端末を設置できない場合は、測定用端末による電波強度の測定を電波伝搬シミュレーションで代用してもよい。
【００５０】
実施の形態３．
実施の形態１では、ステップＳ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０７、Ｓ３０８、Ｓ３０３のループ（所定のルールの一例）によって、中継用端末が最小数となる設置パターンを求めた。これとは異なり、次のようにして中継用端末が最小数となる設置パターンを求めてもよい（所定のルールの一例）。以下の処理は、選択処理部４０が実行する。ｎの初期値を中継用端末の設置候補位置の数Ｎ（候補である中継用端末の総数Ｎ）の半分の値に設定し、接続性条件６０１を満たすパターンがあればｎを半分に、接続性条件６０１を満たすパターンがなければｎを１．５倍にし、以下、２分探索の要領で接続性条件６０１を満たす設置パターンを求める。以下に具体的例を説明する。
【００５１】
以下に図１６〜図１８を参照して具体的例を説明する。この実施の形態３は、選択処理部４０が、中継用端末数を二分探索で求める方式である。
【００５２】
まず、図１６に示すように、選択処理部４０は、ターゲットｎの初期値を総数Ｎの中点（ｎ＝０．５×Ｎ）とし、ターゲットとしたｎが「接続性条件」を満たしていれば（ｎ個の中継用端末を設置したパターンの中に接続性条件を満たしたものがあれば）ｎを０．５倍したものを新しいターゲットとし、満たしていなければ１．５倍したものを新しいターゲットとする。
【００５３】
（０．５倍した場合）
図１７は、選択処理部４０が０．５倍した場合を示している。０．５×ｎ＝ｎ’として、総数Ｎの下半分（０〜ｎ）を、次の総数Ｎ’として考える。つまり、ｎ’はＮ’の中点となる。選択処理部４０は、ｎ’が接続性条件を満たしていればターゲットを０〜ｎ’の中点に位置する値に更新し、接続性条件を満たしていなければターゲットをｎ’〜ｎの中点に位置する値に更新する。
【００５４】
（１．５倍した場合）
図１８は、選択処理部４０が１．５倍した場合を示している。選択処理部４０は１．５×ｎ＝ｎ’’として、総数Ｎの上半分（ｎ〜Ｎ）を、次の総数Ｎ’’として処理する。つまり、ｎ’’はＮ’’の中点となる。選択処理部４０は、ｎ’’が接続性条件を満たしていればターゲットをｎ’’〜Ｎの中点に位置する値に更新し、接続性条件を満たしていなければターゲットをｎ〜ｎ’’の中点に位置する値に更新する。選択処理部４０は、これを繰返し、探索範囲を半分にしながら解を絞り込んでいく。
【００５５】
選択処理部４０は、最小の解ｎが求まった場合、図４のＳ３０６の処理に進む。
【００５６】
以上が実施の形態３の内容である。この実施の形態３により、迅速かつ効率的に、中継用端末の設置位置を決定することができる。
【００５７】
実施の形態４．
実施の形態１のステップ３０４において、経路を中継用端末設置位置導出装置１００上で仮想的に計算するのではなく、設置してある電波強度測定用端末上で実際に通信を行って経路の情報取得を行う。実際に端末を用いて通信するので、精度の高い情報が得られる。
【００５８】
以上の実施の形態で説明した中継用端末設置位置導出装置１００により、接続性条件６０１を満たす中継用端末の設置位置を容易に得ることが出来る。また、従来手法に比べて設置する中継用端末数が少なくすることができ、システムのコストを低減することができる。
また、接続性条件６０１に基づき評価するので、冗長性を考慮した中継用端末の設置位置を導出することが出来る。
【００５９】
以上の実施の形態では、
複数の無線端末と、複数の中継用端末と、基地端末とから構成され、無線端末および中継用端末が他の無線端末からのデータ通信を中継する方式の無線マルチホップネットワークにおいて、所定の複数の無線端末設置位置に設置された無線端末から基地端末まで、所定の接続性条件を満たす通信経路が確保されるよう、所定の複数の中継用端末設置候補位置の中から適切な中継用端末の設置位置を導出し、提示する中継用端末位置導出装置であって、
端末間電波強度測定を行う第１のステップと、
前記端末間電波強度測定の結果に基づいて、各中継用端末設置候補位置に中継用端末を設置する場合と設置しない場合のすべてのパターンに対して、ネットワークが所定の接続性条件を満たすか評価する第２のステップと、
前記評価の結果に基づいて、ネットワークが所定の接続性条件を満たすような中継用端末の設置パターンのうち、中継用端末数が最小となるパターンを中継用端末設置位置として導出する第３のステップと、
前記導出した中継用端末の位置を表示する第４のステップとを
有する中継用端末位置導出装置を説明した。
【００６０】
以上の実施の形態では、
前記第１のステップにおいて、端末間電波強度測定を前記基地端末が実行し、その結果を入力として受け取る中継用端末位置導出装置を説明した。
【００６１】
以上の実施の形態では、
前記第２のステップにおいて、中継用端末の設置パターンのうち、中継用端末数が少ない組合せから順に評価を行い、ネットワークが所定の接続性条件を満たす中継用端末の設置パターンが出現した段階で評価を中断する中継用端末位置導出装置を説明した。
【００６２】
以上の実施の形態では、
前記第２のステップにおいて、まず、中継用端末の設置パターンのうち、中継用端末数が中継用端末設置候補位置の半分の数になるパターンの評価を行い、ネットワークが所定の通信条件を満たす場合は中継用端末数がさらに半分になるパターンで評価を行い、ネットワークが所定の通信条件を満たさない場合は中継用端末数を１．５倍にしたパターンで評価を行い、以降同様に中継用端末数を増減させ、ネットワークが所定の通信条件を満たし、かつ中継用端末数が最小となるパターンが出現した段階で評価を中断する中継用端末位置導出装置を説明した。
【００６３】
以上の実施の形態では、
無線端末から基地端末までの経路数やホップ段数、電波強度のしきい値など接続性条件の入力を受け付け、前記第２にステップの接続性条件として設定する第５のステップをさらに有する中継用端末位置導出装置を説明した。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施の形態１における中継用端末設置位置導出装置１００のハードウェア構成図。
【図２】実施の形態１における無線マルチホップネットワークシステム１０００の構成図。
【図３】実施の形態１における中継用端末設置位置導出装置１００のブロック図。
【図４】実施の形態１における中継用端末設置位置導出装置１００の動作を示すフローチャート。
【図５】実施の形態１における電波強度表６０２を示す図。
【図６】実施の形態１における動作の具体例を説明するための各端末の配置図。
【図７】図６の配置に対応する電波強度表。
【図８】図７の電波強度表に対する「電波強度情報−通信レベル変換表」。
【図９】図８の変換表を用いて図７の電波強度表を変換した通信レベル表。
【図１０】図６の配置図に対する設置パターン表。
【図１１】図６の設置パターン１に対する経路一覧表。
【図１２】図６の設置パターン２に対する経路一覧表。
【図１３】図６の設置パターン３に対する経路一覧表。
【図１４】図６の設置パターン４に対する経路一覧表。
【図１５】図６の配置図の場合の中継用端末設置位置導出装置１００の出力結果を示す図。
【図１６】実施の形態３における二分探索を示す図。
【図１７】実施の形態１における二分探索を示す別の図。
【図１８】実施の形態３における二分探索を示すさらに別の図。
【符号の説明】
【００６５】
１０  データ入力部、１１  基地端末、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  無線端末、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  中継用端末、２０  電波強度測定部、３０  無線送受信部、４０  選択処理部、５０  出力部、６０  記憶部、６０１  接続性条件、６０２  電波強度表、１００  中継用端末設置位置導出装置、１０００  無線マルチホップネットワークシステム。
【図１】
2009218913.tif 000003
【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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