特開 2025-16021 無線機、通信システム、経路コスト算出方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025016021

(43)【公開日】2025-01-31

(54)【発明の名称】無線機、通信システム、経路コスト算出方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 40/02 20090101AFI20250124BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20250124BHJP

【ＦＩ】

H04W40/02

H04W40/02 110

H04W84/18 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023119018

(22)【出願日】2023-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小倉 みゆき

(72)【発明者】

【氏名】鍋谷 寿久

(72)【発明者】

【氏名】関谷 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】村上 貴臣

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA34

5K067EE25

(57)【要約】

【課題】テーブルを備える必要がなく、時間的な変動量が小さい経路コストを適応的に算出することができる無線機を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、無線機は、処理部と、通信部と、を具備する。処理部は、ゲートウェイ端末として動作する第１の他の無線機と無線端末として動作する自無線機との間に無線中継機として介在し得る第２の他の無線機による無線信号の中継数であるホップ数と、自無線機の移動状態の累積値を反映した移動コストと、に応じて、第１の他の無線機と自無線機との間の経路コストを算出する。通信部は、経路コストに関する第１経路コスト情報を、第１の他の無線機と無線通信を行うための接続先を選択中の第３の他の無線機に送信する。処理部は、第１時刻の移動コストを、自無線機の第１時刻の速度と第１時刻より前の移動コストとに基づいて算出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲートウェイ端末として動作する第１の他の無線機と無線端末として動作する自無線機との間に無線中継機として介在し得る第２の他の無線機による無線信号の中継数であるホップ数と、自無線機の移動状態の累積値を反映した移動コストと、に応じて、前記第１の他の無線機と自無線機との間の経路コストを算出する処理部と、
前記経路コストに関する第１経路コスト情報を、前記第１の他の無線機と無線通信を行うための接続先を選択中の第３の他の無線機に送信する通信部と、
を具備し、
前記処理部は、第１時刻の前記移動コストを、自無線機の前記第１時刻の速度と前記第１時刻より前の前記移動コストとに基づいて算出する、
無線機。

【請求項2】

前記処理部は、現在の前記移動コストを、自無線機の第１時刻の速度と前記第１時刻より前の一定時間における前記移動コストの積とに基づき、移動時間が長ければ大きくなり、移動時間が短ければ小さくなるように、時間経過とともに更新する、請求項１に記載の無線機。

【請求項3】

前記処理部は、第１時刻に対応する第１移動コストを算出した後、第２時刻に対応する自無線機の第１速度を取得し、前記第１移動コストと前記第１速度とに基づき、前記第２時刻に対応する第２移動コストを算出する、請求項１に記載の無線機。

【請求項4】

前記通信部は、１以上の第４の他の無線機のそれぞれから経路コストに関する第２経路コスト情報を受信し、前記第２経路コスト情報に基づき、接続先を選択する、請求項１に記載の無線機。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の無線機を複数具備し、
複数の前記無線機が相互に無線通信を行うことで無線ネットワークを形成する、
通信システム。

【請求項6】

相互に無線通信を行うことで無線ネットワークを形成する複数の無線機のそれぞれによって実行される経路コスト算出方法であって、
ゲートウェイ端末として動作する第１の他の無線機と無線端末として動作する自無線機との間に無線中継機として介在し得る第２の他の無線機による無線信号の中継数であるホップ数と、自無線機の過去からの移動状態の累積値を反映した移動コストと、に応じて、前記第１の他の無線機と自無線機との間の経路コストを算出することと、
前記経路コストに関する第１経路コスト情報を、前記第１の他の無線機と無線通信を行うための接続先を選択中の第３の他の無線機に送信することと、
を具備し、
前記経路コストを算出することは、第１時刻の前記移動コストを、自無線機の前記第１時刻の速度と前記第１時刻より前の前記移動コストとに基づいて算出することを含む、
経路コスト算出方法。

【請求項7】

相互に無線通信を行うことで無線ネットワークを形成する複数の無線機のそれぞれを、
ゲートウェイ端末として動作する第１の他の無線機と無線端末として動作する自無線機との間に無線中継機として介在し得る第２の他の無線機による無線信号の中継数であるホップ数と、自無線機の過去からの移動状態の累積値を反映した移動コストと、に応じて、前記第１の他の無線機と自無線機との間の経路コストを算出する処理部、
前記経路コストに関する第１経路コスト情報を、前記第１の他の無線機と無線通信を行うための接続先を選択中の第３の他の無線機に送信する通信部、
として機能させるためのプログラムであり、
前記処理部は、第１時刻の前記移動コストを、自無線機の前記第１時刻の速度と前記第１時刻より前の前記移動コストとに基づいて算出する、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、無線機、通信システム、経路コスト算出方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

他の無線機と共にメッシュネットワークを形成する無線機に関して、移動速度を経路コストに反映する方法が知られている（たとえば特許文献１）。

【0003】

たとえば特許文献２には、移動速度および受信電力値の各要素に対応したリンクコストをあらかじめテーブルとして備えておき、このテーブルを用いて経路コストを導出する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１３５９１号公報

【特許文献2】特開２０１１－２０５５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の方法では、経路コストに無線機の移動速度の持続性が含まれていない。このため、無線機が停止と移動とを繰り返す場合、経路コストの時間的な変動量が大きくなり、算出された経路コストと実際の動作とが不一致となる可能性がある。

【0006】

また、特許文献２の方法では、移動速度および受信電力値の各要素に対応した経路コストをあらかじめテーブルとして備えておくことが必要である。

【0007】

本発明の１つの実施形態は、テーブルを備える必要がなく、時間的な変動量が小さい経路コストを適応的に算出することができる無線機、通信システム、経路コスト算出方法およびプログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態によれば、無線機は、処理部と、通信部と、を具備する。処理部は、ゲートウェイ端末として動作する第１の他の無線機と無線端末として動作する自無線機との間に無線中継機として介在し得る第２の他の無線機による無線信号の中継数であるホップ数と、自無線機の移動状態の累積値を反映した移動コストと、に応じて、第１の他の無線機と自無線機との間の経路コストを算出する。通信部は、経路コストに関する第１経路コスト情報を、第１の他の無線機と無線通信を行うための接続先を選択中の第３の他の無線機に送信する。処理部は、第１時刻の移動コストを、自無線機の第１時刻の速度と第１時刻より前の移動コストとに基づいて算出する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の通信システムでの複数の無線機による無線ネットワークの一形成例を示す図。

【図2】第１実施形態の無線機の基本的な構成例を示す図。

【図3】第１実施形態の無線機の移動コストの時間的な変化を示す図。

【図4】第１実施形態の無線機により計算される移動コストの第１の例を示す図。

【図5】第１実施形態の無線機により計算される移動コストの第２の例を示す図。

【図6】第１実施形態の無線機により計算される移動コストの第３の例を示す図。

【図7】第１実施形態の無線機により計算される移動コストの第４の例を示す図。

【図8】第１実施形態の無線機が自無線機の経路コストを無線ネットワーク内の他の無線機に周知する処理の流れを示すフローチャート。

【図9】第１実施形態の無線機の経路選択処理の流れを示すフローチャート。

【図10】第２実施形態の無線機の一構成例を示す図。

【図11】第２実施形態の無線機が自無線機の経路コストを無線ネットワーク内の他の無線機に周知する処理の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0011】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。

【0012】

図１は、第１実施形態の通信システムでの複数の無線機１００による無線ネットワーク１１０の一形成例を示す図である。

【0013】

無線ネットワーク１１０は、複数の無線機１００が相互に無線通信を行うことで形成される。無線ネットワーク１１０を形成する複数の無線機１００は、無線ネットワーク１１０内での役割に応じて、ゲートウェイ端末、無線中継機、および無線端末に分類することができる。以下、ゲートウェイ端末の役割を担う無線機１００をゲートウェイ端末１０３と称することがあり、無線中継機の役割を担う無線機１００を無線中継機１０２と称することがあり、無線端末の役割を担う無線機１００を無線端末１０１と称することがある。

【0014】

ゲートウェイ端末１０３は、主に無線ネットワーク１１０内の全ての無線機１００から送信されるデータを収集し、無線ネットワーク１１０の外にあるサーバ（外部サーバ）に転送するために存在する。このため、ゲートウェイ端末１０３は、イーサケーブル等を接続するためのコネクタを備え、収集したデータを、コネクタに接続された有線ケーブルを使い、インターネットもしくはイントラネット上に設置されたサーバへ転送する。

【0015】

ゲートウェイ端末１０３とインターネットもしくはイントラネット上に設置されたサーバとの接続形態は、無線通信であってもよい。

【0016】

無線中継機１０２は、自らのデータをゲートウェイ端末１０３経由で外部サーバとの間で通信するとともに、無線ネットワーク１１０の自らと同一の経路上にある他の無線機１００のデータを中継する。

【0017】

無線端末１０１は、無線ネットワーク１１０内に形成された経路において、ゲートウェイ端末１０３から最も遠くに位置する無線機１００であり、自らのデータをゲートウェイ端末１０３経由で外部サーバとの間で通信するが、他の無線機１００のデータを中継することはない。

【0018】

無線機１００が、無線端末１０１になるか、無線中継機１０２になるかは、その無線機１００の無線ネットワーク１１０の経路上における位置（ここでは、ゲートウェイ端末１０３を起点とした距離）によって定まる。ある経路において、ゲートウェイ端末１０３からの距離が最も大きいものが無線端末１０１であり、無線端末１０１とゲートウェイ端末１０３との間に位置する無線機１００は無線中継機１０２である。無線機１００は、自らが存在する経路上の位置に応じて、無線端末１０１にも無線中継機１０２にもなることができる。

【0019】

第１実施形態の通信システムにおいては、この経路上の無線機１００の位置を経路コストと定義する。経路コストは、ゲートウェイ端末１０３に近い無線機１００は小さく、ゲートウェイ端末１０３から遠くなるほど大きくなるように、無線機１００が自らの位置に応じて決定する。

【0020】

以上のような構成の、第１実施形態の通信システムでは、複数の無線機１００同士が相互に無線通信を行うことで無線ネットワーク１１０を形成し、無線機１００を搭載したロボットやＡＧＶなどの装置の運行、管理応用などに必要なアプリケーションデータを、複数の無線機１００間でマルチホップ通信を行い、ゲートウェイ端末１０３から外部のサーバと送受信することができる。このため、実施形態の通信システムでは、基地局のような通信インフラをサービスエリア内に追加することなく、複数の無線機１００による中継伝送によってエリア形成できるため、より柔軟で広域なエリアで通信サービスを享受することができる。

【0021】

図２は、無線機１００の基本的な構成例を示す図である。前述したように、無線機１００は、無線端末１０１であり得るし、無線中継機１０２であり得るし、ゲートウェイ端末１０３であり得る。

【0022】

無線機１００は、たとえばロボット運行用のアプリケーション（プログラム）を実行するためのアプリケーション処理部２１０と、アプリケーションの実行に必要なデータをインターネットもしくはイントラネット上に設置されたサーバとやり取りするための送信部２０１および受信部２０２と、所定の周波数帯にて無線信号を送受信するためのアンテナ２００と、を備える。また、無線機１００は、受信された無線信号から周辺無線機の経路コストを取得し、経路コストを基に最適な接続先を選択するための経路選択部２０３と、接続先の経路コストを基に自無線機の経路コストを決定するための経路コスト算出部２０４と、を備える。経路コスト算出部２０４で決定された自無線機の経路コスト情報は、所定の無線信号に含めて無線送信される。

【0023】

さらに、第１実施形態の無線機１００は、自無線機の移動状態を検出するための移動速度検出部２０６を備える。第１実施形態の通信システムでは、無線機１００は、算出した移動コスト、および通信コストを、共に自無線機の経路コスト算出のために利用する。

【0024】

送信部２０１は、アプリケーション処理部２１０からのデータを所定の無線信号に変換し、アンテナ２００を介して送信する。さらに、送信部２０１は、経路コスト算出部２０４により算出された自無線機の経路コスト情報を所定の無線信号に変換し、アンテナ２００を介して送信する。

【0025】

受信部２０２は、アンテナ２００を介して受信された所定の無線信号からデータを取り出し、アプリケーション処理部２１０へ渡す。また、受信部２０２は、受信された所定の無線信号から、周辺無線機の経路コスト情報を抽出し、経路選択部２０３へ渡す。

【0026】

経路選択部２０３は、複数の周辺無線機の経路コストを、所定の判断基準を基に評価することで、親となる無線機（以下、親無線機と称する）を選択する。一般的には、無線機は、周辺の無線機から取得した経路コストを比較し、最もコストの小さいものを送信してきた無線機を親として選択する。

【0027】

無線機１００は、親無線機を選択すると、当該選択した親無線機に対して所定の無線信号を送信し、自無線機の親であることを通知するとともに、親無線機との無線接続、およびゲートウェイ端末を宛先とした送信先としての設定、つまりルーティング設定を実行する。このため、親無線機は、自無線機の経路上の、よりゲートウェイ端末に近い場所に位置することになる。

【0028】

移動速度検出部２０６は、自無線機の移動速度を検出するためのハードウェア、またはソフトウェアであり、一般的には、ＧＰＳによる位置検出、ＢＴや屋内無線ＬＡＮを利用した位置検出、およびその時の時刻情報等から算出することができる。第１実施形態の通信システムにおいては、移動速度を直接経路コストに反映せず、状態変数ｓ_tと忘却係数ω_tとに変換する。状態変数は、移動速度を正規化した値として示され、たとえば無線機１００が移動している時にはｓ_t＝＋１（移動状態）、無線機１００が停止している時にはｓ_t＝－１（停止状態）を示す。忘却係数ω_t（０＜ω_t＜1）は、無線機１００の移動速度がネットワークの安定度に与える影響を表す値であり、ネットワークの安定度が十分確保できる速度で無線機１００が移動する場合には０に近い値を示し、ネットワークの安定度が十分確保できない速度で無線機１００が移動する場合には１に近い値を示す。

【0029】

移動コスト算出部２０５は、移動速度検出部２０６にて検出された速度情報、すなわち状態変数ｓ_tと忘却係数ω_tとを利用し、たとえば（１）式に従い、無線機１００の移動コストｍ_tを算出する。移動コストは、現在（第１時刻）の状態変数だけではなく、過去の移動コストをネットワーク安定度の指標となる重み付けで掛け算した結果と合わせて算出する。すなわち、第１実施形態の通信システムでは、移動コストは、現在（第１時刻）の移動速度だけでなく、過去（第１時刻より前）の移動速度の評価結果も合わせて算出される。

【0030】

ｍ_t ＝ ｓ_t ＋ ω_t × ｍ_t-1 ・・・（１）式
経路コスト算出部２０４は、親無線機の経路コスト、単位中継（ホップ）当たりのコスト、自無線機の移動コストｍ_ｔから、自無線機の経路コストＣを算出する。ここで、親無線機の経路コストは、親無線機から送信された経路コストを含む無線信号を受信することで得られる。単位中継（ホップ）当たりのコストは、ゲートウェイ端末を起点とした中継数に相当する値であり、ネットワークの規模や、アプリケーションから要求されるネットワークの安定度などを考慮してあらかじめ設定されることが多い。自無線機の経路コストをＣ_ｎ、親無線機の経路コストをＣ_ｎ－１、単位ホップあたりのコストをＮＨとすると、経路コスト算出部２０４は、たとえば自無線機の経路コストを（２）式のように算出する。

【0031】

Ｃ_ｎ ＝ Ｃ_ｎ－１ ＋ ＮＨ ＋ ｍ_ｔ ・・・（２）式
このように、第１実施形態の通信システムでは、移動コストは、経路コストを補正するように作用する。

【0032】

図３は、無線機１００の移動コストの時間的な変化を示す図である。

【0033】

図３は、３台の無線機１００が無線ネットワーク１１０を形成し、当該３台の無線機１００の時刻Ｔａ、時刻Ｔｂ、時刻Ｔｃ、時刻Ｔｄにおける互いの位置関係を表現したものである。

【0034】

無線機１００［２］および無線機１００［３］が、親である無線機１００［１］に無線接続されており、無線機１００［３］は時刻Ｔｂ～Ｔｄにおいて停止しており、無線機１００［２］は時刻Ｔｂ～Ｔｄにおいて矢印の方角に移動している。

【0035】

符号ａ１が示す破線の枠内の移動コストｍ_tは、無線機１００［２］のものであり、符号ａ２が示す破線の枠内の移動コストｍ_tは、無線機１００［３］のものである。

【0036】

時刻Ｔａにおける無線機１００［２］は、ある速度で移動していることを移動速度検出部２０６が検出し、無線機１００［２］の状態変数ｓ_t＝＋１が検出される。同様に、時刻Ｔｂ～Ｔｄにおける無線機１００［２］でも、状態変数ｓ_t＝＋１が検出される。ここで、時刻Ｔａ～Ｔｄでの無線機１００［２］の移動速度が小さく、安定したネットワークの形成を阻害しないと判断される場合、移動速度検出部２０６は、忘却係数ω_tを０に近い値（たとえば、ω_ｔ＝０．２）のように決定する。その結果、移動コスト算出部２０５は、時刻Ｔａ～Ｔｄにおける無線機１００［２］の移動コストｍ_ｔを、（１）式より、たとえば図４に示すように計算する。

【0037】

一方、時刻Ｔａ～Ｔｄでの無線機１００［２］の移動速度が大きく、安定したネットワークの形成を阻害すると判断される場合、移動速度検出部２０６は、忘却係数ω_tを１に近い値（たとえば、ω_ｔ＝０．８）のように決定する。その結果、移動コスト算出部２０５は、時刻Ｔａ～Ｔｄにおける無線機１００［２］の移動コストｍ_ｔを、（１）式より、たとえば図５に示すように計算する。

【0038】

図４に示す移動コスト算出事例１と、図５に示す移動コスト算出事例２と、を比較参照すると、移動速度のネットワーク安定化への影響が大きい方が、ある時刻での移動コストが大きく、また時間的な変動量が大きくなることがわかる。

【0039】

経路選択部２０３の説明で述べたように、より経路コストの小さい無線機が親として選択されるため、第１実施形態の通信システムでは、ネットワークの安定化を阻害する無線機１００は移動コストによる補正量が大きくなり、その結果、当該無線機１００の経路コストが大きくなる傾向を示すため、他の無線機１００から親として選択されにくくなる。

【0040】

一方、時刻Ｔａにおける無線機１００［３］では、停止していることを移動速度検出部２０６が検出し、無線機１００［３］の状態変数ｓ_t＝－１が検出される。同様に、時刻Ｔｂ～Ｔｄにおける無線機１００［３］でも、状態変数ｓ_t＝－１が検出される。ここで、時刻Ｔａ～Ｔｄ以外での無線機１００［３］の移動速度が大きく、安定したネットワークの形成を阻害すると判断される場合、移動速度検出部２０６は、忘却係数ω_tを０に近い値（たとえば、ω_t＝０．２）のように決定する。その結果、移動コスト算出部２０５は、時刻Ｔａ～Ｔｄにおける無線機１００［３］の移動コストｍtを、（１）式より、たとえば図６に示すように計算する。

【0041】

また、時刻Ｔａ～Ｔｄを含めた無線機１００［３］の停止時間が短い場合、安定したネットワークの形成を阻害すると判断されるため、無線機１００［３］の移動コストｍ_ｔは、前述と同様にたとえば図６に示すように計算する。

【0042】

一方、時刻Ｔａ～Ｔｄ以外での無線機１００［３］の移動速度が小さく、安定したネットワークの形成を阻害しないと判断される場合、移動速度検出部２０６は、忘却係数ω_tを１に近い値（たとえば、ω_t＝０．８）のように決定する。その結果、移動コスト算出部２０５は、時刻Ｔａ～Ｔｄにおける無線機１００［３］の移動コストｍ_tを、（１）式より、たとえば図７に示すように計算する。

【0043】

また、時刻Ｔａ～Ｔｄを含めた無線機１００［３］の停止時間が長い場合、安定したネットワークの形成を阻害しないと判断されるため、無線機１００［３］の移動コストｍ_ｔは、前述と同様にたとえば図７に示すように計算する。

【0044】

図６に示す移動コスト算出事例３と、図７に示す移動コスト算出事例４と、を比較参照すると、移動局で移動と停止を繰り返す場合、移動時の移動速度のネットワーク安定化への影響が小さい方が、ある時刻での移動コストがより小さく、また時間的な変動量が小さくなることがわかる。逆に、移動時の移動速度のネットワーク安定化への影響が大きい方が、ある時刻での移動コストがより大きく、また時間的な変動量が大きくなることがわかる。このことは、無線機が移動した状態から停止した時、過去の無線機１００の移動状態を反映して移動コストを算出するため、現在の移動速度によらず時間的な変動量が小さい経路コストを提供する効果が期待できる。

【0045】

（２）式より、移動コストは、経路コストを補正するように作用するため、固定局の場合、停止時間が長くなるため、移動局に比べて十分小さい移動コストを示す。無線機１００［３］の経路コストは、停止時間が長く、移動速度のネットワーク安定化への影響が大きい方が、補正値が減少方向に大きいことがわかる。

【0046】

経路選択部２０３の説明で述べたように、より経路コストの小さい無線機が親として選択されるため、第１実施形態の通信システムでは、停止している時間の長い方が、経路コストが小さくなる傾向となり、他の無線機１００から親として選択されやすくなる。また、無線機１００が移動と停止とを繰り返すような状況において、移動時の速度が大きく、ネットワークの安定化を阻害する無線機１００であれば、停止時であってもネットワークの安定化を妨げることが懸念される。第１実施形態の通信システムでは、移動に伴うネットワークの安定化への影響量を加味して、停止してから一定時間後には移動コストによる補正量を削減することが可能である。その結果、無線機１００の経路コストが小さくなる傾向を示すため、他の無線機１００から親として選択されやすくなる。

【0047】

以上のように、第１実施形態の通信システムにおいては、無線機１００は、自らの移動速度を検出し、過去の移動速度の検出結果を合わせて移動コストを算出し、ネットワーク安定度への影響の大小に応じて、無線機１００の経路コストを算出することができる。このため、当該無線機１００を使用した無線ネットワーク１１０では、無線機１００の移動速度、および移動頻度に応じて、経路コストが適切な値に制御されるため、固定局と移動局とが混載する無線メッシュネットワークにおいて、ネットワークの安定性を維持、改善することが期待できる。

【0048】

無線機１００は、自らの経路コストを、常時メンテナンスし、周期的に、無線ネットワーク１１０内の他の無線機１００に周知するため無線信号で送信する。図８を用いて、この処理について説明する。

【0049】

無線機１００は、電源投入後、所定の無線方式を起動する。その後、無線機１００は、周辺の無線機から無線送信された無線信号を受信し、無線信号から周辺の無線機１００の経路コストを取り出す。無線機１００は、複数の経路コストを比較評価し、経路コストの小さい無線機を親として選択する（Ｓ１０１：ＹＥＳ）。つまり、経路の選択または再選択を実行する。周辺の無線機１００の経路コストが自無線機の経路コストより大きい場合には、無線機１００は、経路の再選択を実行しない（Ｓ１０１：ＮＯ）。

【0050】

無線機１００は、経路選択（親無線機の選択）または経路再選択（別の無線機の選択）を実行した時、親無線機の経路コストＣ_n-1に変更があれば、自無線機の経路コストを更新する（Ｓ１０２）。

【0051】

また、無線機１００は、経路の選択または再選択に関する処理（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）と平行して、移動速度から状態変数ｓ_tと忘却係数ω_tとを決定し（Ｓ１０３）、過去の移動コストと合わせて、（１）式より現時刻の移動コストｍ_ｔを算出する（Ｓ１０４）。

【0052】

無線機１００は、以上のように算出した、移動コスト、親無線機の経路コスト、および次ホップのコストを合わせて、（２）式より、自無線機の経路コストを更新する（Ｓ１０５）。

【0053】

移動コストの算出は、無線機１００の経路選択の判断とは独立して実行されてよく、このため、第１実施形態の無線機１００では、移動、停止等の無線機１００の状態が変化することにより、合わせて経路コストが更新される。

【0054】

無線機１００が経路コストを定期的に無線ネットワーク１１０内の他の無線機１００に周知するため、一般的には、タイマを設けることがある。この場合、無線機１００は、タイマが満了しているかどうかを確認し、満了していれば（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、タイマをリセットし、所定の無線信号に経路コストを含めて送信する（Ｓ１０７）。タイマが満了していなければ（Ｓ１０６：ＮＯ）、無線機１００は、経路コストの送信を行わず、経路選択の判断に戻る。

【0055】

また、周辺の無線機から経路コストの照会要求があった場合には、無線機１００は、タイマの満了有無によらず、所定の無線信号に経路コストを含めて送信してもよい。

【0056】

以上のように、第１実施形態の通信システムにおいては、無線機１００が自律的に移動コストを更新できることから、経路の選択のタイミングによらず、常に無線機１００の状態を経路コストに反映でき、無線機の状態に応じて、安定した無線ネットワーク１１０の構築が可能である。

【0057】

続いて、図９を用いて、無線機１００の経路選択処理について説明する。

【0058】

無線機１００は、電源投入後、所定の無線方式を起動する。その後、無線機１００は、周辺の無線機から無線送信された無線信号を受信し（Ｓ２０１）、無線信号から周辺の無線機の経路コストを取り出す（Ｓ２０２）。無線機１００は、取り出した複数の経路コストを比較評価し、経路コストの小さい無線機１００を親として選択する（Ｓ２０３）。そして、無線機１００は、親となる無線機１００に対して、所定の手順に従い、無線リンクの接続手順を実行する（Ｓ２０４）。無線機１００は、親無線機の経路コストＣ_ｎ－１に変更があれば、次ホップの経路コストと、親無線機の経路コストＣ_ｎ－１と、自無線機の移動コストとを基に自無線機の経路コストを更新する（Ｓ２０５）。

【0059】

以上のように、第１実施形態の通信システムにおいては、無線機が周辺無線機からの経路コストを収集し、比較することで、その時に移動コストを含め最も経路コストの小さい無線機１００を親として選択することができるため、無線機１００の状態に応じて、安定した無線ネットワーク１１０の構築が可能である。

【0060】

つまり、第１実施形態の通信システムは、テーブルを備える必要がなく、時間的な変動量が小さい経路コストを適応的に算出することができる。

【0061】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。

【0062】

図１０は、第２実施形態における無線機１００の一構成例を示す図である。なお、第１実施形態の無線機１００と同一の構成要素については同一の符号を用い、その説明は省略する。

【0063】

図１０に示すように、第２実施形態の無線機１００は、第１実施形態の無線機１００の構成（図２参照）に加えて、接続先との通信品質を検出する通信品質検出部３００をさらに備える。

【0064】

通信品質検出部３００は、親無線機と自無線機との無線リンクにおける通信品質を測定する。測定する通信品質は、たとえば、親無線機からの受信電力、および無線信号の再送回数などで示される。第２実施形態の通信システムでは、通信品質を忘却係数ω_ｑに変換する。忘却係数ω_ｑ（０＜ω_ｑ＜１）は、無線機１００の通信品質がネットワークの安定度に与える影響を表す値であり、ネットワークの安定度が十分確保できる通信品質である場合には０に近い値を算出し、ネットワークの安定度が十分確保できない通信品質である場合には１に近い値を算出する。

【0065】

算出された忘却係数ω_ｑは、移動コスト算出部２０５の入力となり、移動コストの忘却係数として、（３）式のように反映される。

【0066】

ｍ_ｔ ＝ ｓ_ｔ ＋ ω_ｑ ×ω_ｔ × ｍ_ｔ－１ ・・・（３）式
算出された忘却係数ω_ｑは、通信品質が良い場合、経路コストの補正幅が小さくなり、通信品質が悪い場合には、経路コストの補正幅が大きくなるように作用する。

【0067】

これは、移動速度が大きい場合であっても、通信品質が良い場合には、移動速度に起因するネットワーク安定度への影響が緩和されることを反映するものである。逆に、移動速度が小さい場合であっても、通信品質が悪い場合には、移動速度に起因するネットワーク安定度への影響が増大されることを反映する。

【0068】

以上のように、第２実施形態の通信システムにおいては、無線機１００が、周辺無線機からの経路コストを収集し、比較することで、その時に移動コストを含め最も経路コストの小さい無線機１００を親として選択することができるため、無線機１００の状態に応じて、安定した無線ネットワーク１１０の構築が可能である。

【0069】

図１１は、第２実施形態の無線機１００が自無線機の経路コストを無線ネットワーク１１０内の他の無線機１００に周知する処理の流れを示すフローチャートである。

【0070】

前述したように、第１実施形態の無線機１００は、経路の選択または再選択に関する処理（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）と平行して、移動速度から状態変数ｓ_tと忘却係数ω_tとを決定する（Ｓ１０３）。これに対して、第２実施形態の無線機１００は、さらに、これらと平行して、通信品質を検出し、通信品質を忘却係数ωｑに変換する（Ｓ３０１）。そして、第２実施形態の無線機１００は、移動コストの更新処理（Ｓ１０４）を、（３）式に従い実行する。

【0071】

以上のように、第２実施形態の通信システムにおいては、無線機１００が通信コストを加味した移動コストの更新を自律的に実行し、無線機１００の状態に応じて、さらに安定した無線ネットワーク１１０の構築が可能となる。

【0072】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0073】

１００…無線機、１０１…無線端末、１０２…無線中継機、１０３…ゲートウェイ端末、１１０…無線ネットワーク、２００…アンテナ、２０１…送信部、２０２…受信部、２０３…経路選択部、２０４…経路コスト算出部、２０５…移動コスト算出部、２０６…移動速度検出部、２１０…アプリケーション処理部、３００…通信品質検出部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】