(57)【要約】【課題】データロスへの耐性を高め通話品質を向上させた無線通信システムを提供すること。【解決手段】無線端末Ａは送信するＲＴＰ音声パケットを複製する機能を有し、無線端末ＥはＲＴＰ音声パケットのシーケンス番号から重複判定を行う機能を有する。無線端末Ａの音声データはＲＴＰ（Real-time Transfer Protocol）音声パケットとして複製され、別々のＩＰパケットとしてアドホック無線ネットワーク上を転送される。無線端末Ｅは受信パケットのシーケンス番号から重複判定を行い、重複がある場合はこれを破棄する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末装置によりアドホック無線ネットワークを形成し、このアドホック無線ネットワークを介して音声データを含むＩＰ（Internet Protocol）パケットを伝送する無線通信システムであって、
前記複数の無線端末装置は、
送話音声をデータ化して前記ＩＰパケットを生成し前記アドホック無線ネットワークに送出する送話処理部と、
前記アドホック無線ネットワークを介して受信したＩＰパケットから音声を再生出力する受話処理部とを具備し、
前記送話処理部は、前記生成したＩＰパケットをさらに複製して前記アドホック無線ネットワークに送出し、
前記受話処理部は、前記アドホック無線ネットワークを介して到来した同じシーケンス番号を含む複数のＩＰパケットのうち１つを残し他を破棄することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記受話処理部は、前記複数のＩＰパケットのうち最先着のＩＰパケットのみを処理することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記受話処理部は、既定の複数のＵＤＰ（User Datagram Protocol）ポート番号を有し、
前記送話処理部は、前記複製したＩＰパケットを前記既定の複数のポート番号宛に別々のＩＰパケットとして送出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記送話処理部は、物理インタフェースの異なる複数の通信インタフェースを備え、前記複製したＩＰパケットをこれらの複数の通信インタフェースを介して前記アドホック無線ネットワークに送出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記受話処理部は、隣接する無線端末装置である隣接ノードを認識し、前記ＩＰパケットの伝送ルート上に無い隣接ノードに前記ＩＰパケットの再送信を要求する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記複数の無線端末装置はルーティングプロトコルにより前記アドホック無線ネットワーク内の転送経路を認識し、前記複製されたＩＰパケットは互いに異なる転送経路を介して同じ受信ポート宛に送出されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多重ホップ型無線メッシュネットワーク（アドホック無線ネットワーク）における複数のノード間でパケットデータを順次転送する無線通信システムと、このシステムに用いられる無線端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模災害地域、建設・工事現場、イベント会場などといった環境・状況下において、作業者間の連絡などのために、公衆網を介さずにプライベートかつテンポラリな通話網を構築したいという要求があり種々提案されている（例えば特許文献１〜２を参照）。このような要求を満たすシステムとして、端末間で自律的に通信リンクを形成可能なアドホック無線ネットワークが注目されている。
【０００３】
アドホック無線ネットワークは、端末間でリンク関係を情報交換することで自律的にＩＰネットワークを構築することができ、その上でＶｏＩＰ（Voice over IP）技術による音声通話ができる。このような利点のある反面、音声データや管理用の各種情報を含むＩＰ（Internet Protocol）パケットが無線区間を介して伝達されるので、リンク品質劣化によるパケットロスを生じやすい。特に通話はパケットロスに弱く、音声の品質が劣化して信頼性が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開２００６−１０８９７８号公報
【特許文献２】特開平１０−２５７０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存のアドホック無線ネットワークでは、パケットが端末間の無線リンクを介して送信端から受信端まで順次中継転送されるので、リンク障害によるデータロスを生じやすい。このようなデータロスに対しデータリンク層での再送処理やトランスポート層でのエンド・ツウ・エンドの再送処理によるリカバリ方法が考えられるが、音声データのリアルタイム性を失うことなく再送処理を行うことは困難である。
【０００５】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、データロスへの耐性を高め通話品質を向上させた無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、複数の無線端末装置によりアドホック無線ネットワークを形成し、このアドホック無線ネットワークを介して音声データを含むＩＰパケットを伝送する無線通信システムであって、前記複数の無線端末装置は、送話音声をデータ化して前記ＩＰパケットを生成し前記アドホック無線ネットワークに送出する送話処理部と、前記アドホック無線ネットワークを介して受信したＩＰパケットから音声を再生出力する受話処理部とを具備し、前記送話処理部は、前記生成したＩＰパケットをさらに複製して前記アドホック無線ネットワークに送出し、前記受話処理部は、前記アドホック無線ネットワークを介して到来した同じシーケンス番号を含む複数のＩＰパケットのうち１つを残し他を破棄することを特徴とする無線通信システムが提供される。
【０００７】
このような手段を講じることにより、ＩＰパケットはアドホック無線ネットワーク内の複数の経路を辿って宛先まで転送されるので、データロスへの耐性を高めることが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、データロスへの耐性を高め通話品質を向上させた無線通信システム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】
【０００９】
図１は、この発明に係わる無線通信システムの実施の形態を示すシステム図である。このシステムは複数の無線端末１１〜１７を備えてアドホック無線ネットワークを形成する。無線端末１１〜１７間の通信経路は両矢印により示される。この通信経路は固定的ではなく時間の経過、および個々の無線端末１１〜１７の移動に応じて更新設定される。この種のネットワークでは、無線パケットがその送出元から宛先まで１または複数の無線端末を経由するマルチホップ伝送が行われる。  
図２は、図１の無線端末１１〜１７の実施の形態を示す機能ブロック図である。図４において、音声入力部２５に与えられた音声はエンコーダ２６によりコード化されたのち送信部２７においてディジタル変調され、ハイブリッド回路２１を介してアンテナ２０から放射される。一方、アンテナ２０に到来した無線信号はハイブリッド回路２１を介して受信部２２に入力されて受信復調される。得られた信号はデコーダ２３によりパケット分解などの処理を施されたのち音声出力部２４に与えられ、音声が拡声出力される。これらの機能ブロックにおける処理、特にエンコーダ２６におけるパケット処理に関わる機能は制御部２８により統括的に制御される。次に、上記構成における作用を説明する。
【００１０】
［第１の実施形態］
図３はこの発明に関わる無線伝送システムの第１の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図である。図３において、符号Ａ〜Ｅはアドホック無線ネットワークを構成する無線端末であり、図１の無線端末１１〜１６のいずれかである。ここに、無線端末Ａを送信端末、無線端末Ｅを受信端末、無線端末Ｂ，Ｃ，Ｄを中継端末とする。
【００１１】
無線端末Ａは送信するＲＴＰ音声パケットを複製する機能を有し、無線端末ＥはＲＴＰ音声パケットのシーケンス番号から重複判定を行う機能を有する。無線端末Ａの音声データはＲＴＰ（Real-time Transfer Protocol）音声パケットとして複製され、別々のＩＰパケットとしてアドホック無線ネットワーク上を転送される。無線端末Ｅは受信パケットのシーケンス番号から重複判定を行い、重複がある場合はこれを破棄する。
【００１２】
図３において、送話音声をデータ化した音声データはＲＴＰパケット化され、さらに複製されて複数のＩＰパケットとしてアドホック無線ネットワークに送出される。途中転送経路でパケットロスが発生した場合でも、複製したいずれかのパケットが到達すれば無線端末Ｅにおいて音声データを再生することができる。このように、送話無線端末側で音声データを複製して複製配信を行い、受話無線端末側で音声データを選択して受信することでデータの冗長性を確保でき、リアルタイム性を損なうことなく信頼性を向上することが可能になる。
【００１３】
［第２の実施形態］
図４はこの発明に関わる無線伝送システムの第２の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図である。図３と同様に無線端末Ａ〜Ｅはアドホック無線ネットワークを形成し、無線端末Ａは送信端末、無線端末Ｅは受信端末、無線端末Ｂ，Ｃ，Ｄは中継端末である。無線端末Ａは送信するＲＴＰ音声パケットを複製する機能を有し、無線端末ＥはＲＴＰ音声パケットのシーケンス番号から重複判定を行う機能を有する。
【００１４】
無線端末Ａの音声データはＲＴＰ音声パケットとして複製され、異なるＵＤＰポート宛で別々のＩＰパケットとしてアドホック無線ネットワーク上を転送される。無線端末Ｅでは受信パケットのシーケンス番号から重複判定を行い、重複がある場合はこれを破棄する。このようにしても、途中転送経路でパケットロスが発生した場合でも、複製したいずれかのパケットが到達すれば音声データを再生することができる。
【００１５】
［第３の実施形態］
図５はこの発明に関わる無線伝送システムの第３の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図である。図５において、無線端末Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’はアドホック無線ネットワークを形成し、送信端末および受信端末は周波数チャネルの異なる複数の通信インタフェースを有する。経路上の無線端末Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’は少なくとも送受信間を中継するのに十分なインタフェースを持てばよく、すべての無線端末が複数のインタフェースを持っても良い。
【００１６】
無線端末Ａの音声データはＲＴＰ音声パケットとして複製され、別々の通信インタフェース上のＩＰパケットとしてアドホック無線ネットワーク上を転送される。無線端末Ｅではそれぞれの通信インタフェースから受信したパケットのシーケンス番号から重複判定を行い、重複がある場合はこれを破棄する。このようにしても、途中転送経路でパケットロスが発生した場合でも、複製したいずれかのパケットが到達すれば音声データを再生することができる。
【００１７】
［第４の実施形態］
図６はこの発明に関わる無線伝送システムの第４の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図である。無線端末Ａ〜Ｇはアドホック無線ネットワークを形成し無線端末であって、無線端末Ａは送信端末、無線端末Ｅは受信端末、無線端末Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｆは中継端末である。無線端末Ｇは同報音声を受ける無線端末Ａとは別の受信端末であり、無線端末Ａの隣接ノードである。
【００１８】
受信端末Ｅは経路情報交換メッセージのフラッディングにより１ホップ分隣接する無線端末Ｄ、Ｇの存在を相互に認識できる。また、ルーティングプロトコルによる経路情報テーブルから、送信宛先からの経路上の直接隣接転送無線端末Ｄを認識できる。送信端末Ａからの音声データは同報データであり、無線端末ＥおよびＧは異なる経路から同じ音声データを受信する。
【００１９】
受信端末Ｅは、事前に転送経路上の無線端末Ｄを除く受信端末Ｇに音声データの転送要求を出しておく。転送要求を受けたＧは自己宛の着信音声パケットを、要求元のＥに転送する。無線端末Ｅは、自無線端末で受けたデータと転送されたデータを含めたデータからシーケンス番号で重複を判断し、重複がある場合は破棄し、データを再生する。
【００２０】
［第５の実施形態］
図７はこの発明に関わる無線伝送システムの第５の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図である。無線端末Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’はアドホック無線ネットワークを形成し、Ａは送信端末、Ｅは受信端末、Ｂ，Ｃ，ＤおよびＢ’、Ｃ’、Ｄ’はそれぞれ設定された転送経路上の無線端末である。無線端末Ａの音声データはＲＴＰパケットとして複製されたのち別々のＵＤＰポート番号宛に設定され、経路情報テーブル上から求められる無線端末Ｅへの別々の経路で転送される。受信端末Ｅは同じ送信元の別々のＵＤＰポート番号宛のＲＴＰパケットからシーケンス番号を比較し、重複は破棄しデータを補完して再生する。
【００２１】
以上説明したように各実施形態では、ＩＰパケットの送信元の無線端末においてＩＰパケットを複製し、アドホック無線ネットワークにおける異なる転送経路を介して同じ宛先に転送する。複数のＩＰパケットを受信した受信端末では、受信したパケットのシーケンス番号から重複判定を行い、重複がある場合はこれを破棄する。このようにすることで、途中転送経路でパケットロスが発生した場合でも、複製したいずれかのパケットが到達すれば音声データを再生することができる。従ってデータロスへの耐性を高め通話品質を向上させた無線通信システムを提供することが可能となる。
【００２２】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明に係わる無線通信システムの実施の形態を示すシステム図。
【図２】図１の無線端末１１〜１７の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図３】この発明に関わる無線伝送システムの第１の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図。
【図４】この発明に関わる無線伝送システムの第２の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図。
【図５】この発明に関わる無線伝送システムの第３の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図。
【図６】この発明に関わる無線伝送システムの第４の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図。
【図７】この発明に関わる無線伝送システムの第５の実施形態におけるパケット伝達経路を示す模式図。
【符号の説明】
【００２４】
１１〜１７…無線端末、２０…アンテナ、２１…ハイブリッド回路、２２…受信部、２３…デコーダ、２４…音声出力部、２５…音声入力部、２６…エンコーダ、２７…送信部、２８…制御部
【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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