特許 7480102 通信システム、ノード、通信方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-26

(45)【発行日】2024-05-09

(54)【発明の名称】通信システム、ノード、通信方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 40/20 20090101AFI20240430BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20240430BHJP

【ＦＩ】

H04W40/20

H04W84/18

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021150318

(22)【出願日】2021-09-15

(65)【公開番号】P2023042904

(43)【公開日】2023-03-28

【審査請求日】2023-03-10

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 康之

【審査官】吉倉 大智

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２１７１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３６８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】荒木 涼太郎 Ryotaro ARAKI，アドホックネットワークにおける近傍ノード協力形パケット転送方式 A Cooperative Packet Forwarding Method Using Neighbour Nodes for Ad Hoc Networks，電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．１１４ Ｎｏ．６ IEICE Technical Report，日本，一般社団法人電子情報通信学会 The Institute of Electronics,Information and Communication Engineers，2014年04月，第114巻

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを備え、
前記ノードは、
送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する判定部と、
前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する処理部と、
前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する無線通信制御部と、を備え、
前記複数のノードの送信タイミングは、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御され、
前記無線通信制御部は、前記近隣ノードにより転送されたパケットを前記送信スケジュールに基づく前記近隣ノードの送信タイミングで受信し、かつ、前記近隣ノードにより転送されたパケットを転送すると判定された場合、前記近隣ノードにより転送されたパケットの確認応答を送信する送信セルの開始時刻から、前記待ち時間経過した時に、前記確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信する、
通信システム。

【請求項2】

無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを備え、
前記ノードは、
送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する判定部と、
前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する処理部と、
前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する無線通信制御部と、を備え、
前記無線通信制御部は、前記近隣ノードから送信された確認応答の受信タイミングと、前記無線マルチホップネットワーク内における前記近隣ノードの位置情報から特定される確認応答の送信タイミングと、の差に基づいて、前記自ノードのクロックを補正する、
通信システム。

【請求項3】

前記確認応答は、前記確認応答を送信した近隣ノードのランク値を含み、
前記処理部は、前記確認応答に含まれるランク値から、前記近隣ノードの位置情報を特定する、
請求項２に記載の通信システム。

【請求項4】

前記判定部は、前記パケットにランク値が更に含まれている場合、前記パケットに含まれるランク値と、前記自ノードのランク値との大小関係に基づいて前記パケットを転送するか否かを更に判定し、
前記無線通信制御部は、前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも一方が前記パス情報に含まれており、かつ、前記大小関係に基づいて前記パケットを転送すると判定された場合、前記待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に他のノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットのランク値を前記自ノードのランク値に更新して、前記パケットを転送する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項5】

前記処理部は、前記自ノードのランク値と、前記宛先ノードのランク値との差から、前記距離を特定する、
請求項４に記載の通信システム。

【請求項6】

前記無線マルチホップネットワークは、木構造の前記複数のノードによって構成され、
前記送信スケジュールは、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルは、時分割多重と周波数ホッピングとを利用して決定される、
請求項１に記載の通信システム。

【請求項7】

無線マルチホップネットワークを構成するノードであって、
送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する判定部と、
前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する処理部と、
前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する無線通信制御部と、を備え、
前記ノードの送信タイミングは、複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御され、
前記無線通信制御部は、前記近隣ノードにより転送されたパケットを前記送信スケジュールに基づく前記近隣ノードの送信タイミングで受信し、かつ、前記近隣ノードにより転送されたパケットを転送すると判定された場合、前記近隣ノードにより転送されたパケットの確認応答を送信する送信セルの開始時刻から、前記待ち時間経過した時に、前記確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信する、
ノード。

【請求項8】

無線マルチホップネットワークを構成するノードであって、
送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する判定部と、
前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する処理部と、
前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する無線通信制御部と、を備え、
前記無線通信制御部は、前記近隣ノードから送信された確認応答の受信タイミングと、前記無線マルチホップネットワーク内における前記近隣ノードの位置情報から特定される確認応答の送信タイミングと、の差に基づいて、前記自ノードのクロックを補正する、
ノード。

【請求項9】

無線マルチホップネットワークを構成するノードの通信方法であって、
前記ノードが、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定するステップと、
前記ノードが、前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定するステップと、
前記ノードが、前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送するステップと、を含み、
前記ノードの送信タイミングは、複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御され、
前記転送するステップは、前記近隣ノードにより転送されたパケットを前記送信スケジュールに基づく前記近隣ノードの送信タイミングで受信し、かつ、前記近隣ノードにより転送されたパケットを転送すると判定された場合、前記近隣ノードにより転送されたパケットの確認応答を送信する送信セルの開始時刻から、前記待ち時間経過した時に、前記確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信するステップ、
を含む通信方法。

【請求項10】

無線マルチホップネットワークを構成するノードの通信方法であって、
前記ノードが、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定するステップと、
前記ノードが、前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定するステップと、
前記ノードが、前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送するステップと、
前記ノードが、前記近隣ノードから送信された確認応答の受信タイミングと、前記無線マルチホップネットワーク内における前記近隣ノードの位置情報から特定される確認応答の送信タイミングと、の差に基づいて、前記自ノードのクロックを補正するステップと、
を含む通信方法。

【請求項11】

無線マルチホップネットワークを構成するノードを、
送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する判定部と、
前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する処理部と、
前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する無線通信制御部、として機能させ、
前記ノードの送信タイミングは、複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御され、
前記無線通信制御部は、前記近隣ノードにより転送されたパケットを前記送信スケジュールに基づく前記近隣ノードの送信タイミングで受信し、かつ、前記近隣ノードにより転送されたパケットを転送すると判定された場合、前記近隣ノードにより転送されたパケットの確認応答を送信する送信セルの開始時刻から、前記待ち時間経過した時に、前記確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信する、
プログラム。

【請求項12】

無線マルチホップネットワークを構成するノードを、
送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する判定部と、
前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する処理部と、
前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する無線通信制御部、として機能させ、
前記無線通信制御部は、前記近隣ノードから送信された確認応答の受信タイミングと、前記無線マルチホップネットワーク内における前記近隣ノードの位置情報から特定される確認応答の送信タイミングと、の差に基づいて、前記自ノードのクロックを補正する、
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通信システム、ノード、通信方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

オポチュニスティックルーティング（Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｒｏｕｔｉｎｇ）は無線の特性を生かしたパケット転送方式で、転送時間の短縮、及び、パケット転送の信頼性の向上等が期待できる。従来のパケット転送方式では事前に確立したルーティングパスに沿ってホップバイホップでパケットを転送するが、オポチュニスティックルーティングでは、必ずしも、事前に確立したルーティングパスに沿ってパケットを転送しない。例えば、オポチュニスティックルーティングでは、送信されたパケットが数ホップ先の最終宛先のノードに受信されれば、中間ノードによる転送が省略される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】Ｓａｎｊｉｔ Ｂｉｓｗａｓ、Ｒｏｂｅｒｔ Ｍｏｒｒｉｓ、ＥｘＯＲ：ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ｍｕｌｔｉ－ｈｏｐ ｒｏｕｔｉｎｇ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋｓ、［令和３年９月５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｄｌ．ａｃｍ．ｏｒｇ／ｄｏｉ／１０．１１４５／１０８００９１．１０８０１０８〉

【文献】Ｓｉｍｏｎ Ｄｕｑｕｅｎｎｏｙ、Ｏｌａｆ Ｌａｎｄｓｉｅｄｅｌ、Ｔｈｉｅｍｏ Ｖｏｉｇｔ、Ｌｅｔ ｔｈｅ ｔｒｅｅ Ｂｌｏｏｍ：ｓｃａｌａｂｌｅ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ＯＲＰＬ、［令和３年９月５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｄｌ．ａｃｍ．ｏｒｇ／ｄｏｉ／１０．１１４５／２５１７３５１．２５１７３６９〉

【文献】ＲＦＣ ６５５０、ＲＰＬ：ＩＰｖ６ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ－Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、［令和３年９月５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｔｏｏｌｓ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ／ｈｔｍｌ／ｒｆｃ６５５０〉

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら従来の技術では、標準ＭＡＣプロトコルを変更せずにオポチュニスティックルーティングを実現しながら、不要な再転送を抑制することができなかった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の通信システムは、無線マルチホップネットワークを構成する複数のノードを備える。前記ノードは、判定部と処理部と無線通信制御部とを備える。判定部は、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、前記自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、前記転送ノードとして前記パス情報に含まれているか否かを判定する。処理部は、前記自ノード及び前記近隣ノードの少なくとも１つが前記パス情報に含まれている場合、前記自ノードと前記宛先ノードとの間の距離を特定する。無線通信制御部は、前記距離に応じた待ち時間の後に、前記パケットに対する確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信し、前記待ち時間の間に前記近隣ノードから確認応答を受信していない場合、前記パケットを転送する。前記複数のノードの送信タイミングは、前記複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御される。前記無線通信制御部は、前記近隣ノードにより転送されたパケットを前記送信スケジュールに基づく前記近隣ノードの送信タイミングで受信し、かつ、前記近隣ノードにより転送されたパケットを転送すると判定された場合、前記近隣ノードにより転送されたパケットの確認応答を送信する送信セルの開始時刻から、前記待ち時間経過した時に、前記確認応答を前記無線マルチホップネットワークに送信する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態の通信システムの装置構成の例を示す図。

【図2】第１実施形態のルータとして動作するノードの機能構成の例を示す図。

【図3】第１実施形態の通常のノードの機能構成の例を示す図。

【図4】第１実施形態のノード間で送受信されるパケットの構成の例を示す図。

【図5】第１実施形態のランク値による転送制御方法について説明するための図。

【図6】第１実施形態のパケット受信処理の例を示すフローチャート。

【図7】第１実施形態のパケット転送処理の例を示すフローチャート。

【図8】第２実施形態のパケット受信処理の例を示すフローチャート。

【図9】第３実施形態の時分割多重の送信スケジュールの例を示す図。

【図10】第４実施形態のノード間で送受信されるパケットの構成の例を示す図。

【図11】第１乃至第４実施形態のノードのハードウェア構成の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に添付図面を参照して、通信システム、ノード、通信方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。

【0008】

従来のパケット転送方式として、例えばＥｘＯＲ及びＯＲＰＬ等がある。

【0009】

ＥｘＯＲでは、送信ノードは、自身の近隣ノードから転送ノードを複数選び、送信パケットのヘッダに転送ノードを列挙する。送信されたパケットを受信した近隣ノードは、パケットのヘッダを参照し、自身が転送ノードとして指定されている場合に確認応答を送信する。なお、ＥｘＯＲでは宛先に近い転送ノードほど早いタイミングで確認応答が送信できるため、自分の確認応答のタイミングよりも早く他ノードから確認応答を受信した場合は、該パケットの転送を取りやめる。これにより、パケットを受信した転送ノードのうち、もっとも宛先に近いノードのみがパケットを転送できる。

【0010】

ＯＲＰＬでは、ｄｕｔｙ－ｃｙｃｌｅｄの無線通信上にオポチュニスティックルーティングを実現する。送信ノードは、送信パケットを連続して送信する。近隣ノードのうち、転送ノードになりうるノードが当該パケットを受信し、確認応答を送信ノードに返すと、送信ノードによる送信処理が完了する。パケット受信時に自ノードが転送ノードになりうるか否かは、ＲＰＬの木構造を利用して判断される。パケットがルートに向かう上りパケットの場合は、送信ノードよりもＲＰＬ Ｒａｎｋがパラメタｗ以上小さいときに転送ノードになる。ここで、パラメタｗは不必要な転送を避けるための閾値である。下りパケットについては、ルーティングヘッダに転送ノードを列挙するか、Ｂｌｏｏｍ Ｆｉｌｔｅｒで転送ノードの集合を表現する。

【0011】

ＥｘＯＲもＯＲＰＬも標準ＭＡＣプロトコルであるＩＥＥＥ ８０２．１５．４のままでは、オポチュニスティックルーティングを実現することができない。

【0012】

以下の第１実施形態では、標準ＭＡＣプロトコルを変更せずにオポチュニスティックルーティングを実現しながら、不要な再転送を抑制する通信システム、ノード、通信方法及びプログラムについて説明する。

【0013】

（第１実施形態）
はじめに、第１実施形態の通信システムの装置構成の例について説明する。

【0014】

［装置構成の例］
図１は第１実施形態の通信システム１００の装置構成の例を示す図である。第１実施形態の通信システム１００は、ノード１０ａ～１０ｎ及びネットワーク２００を備える。

【0015】

ノード１０ａ～１０ｎは、無線マルチホップネットワークを構成する通信装置である。図１中の点線は無線リンクを表す。点線の接続関係は、ノード１０ａ～１０ｎが構築するルーティングツリーを示す。以下、ノード１０ａ～１０ｎを区別しない場合は、単にノード１０という。

【0016】

ノード１０ａは、ノード１０ａの周辺ノードとの無線リンクの他に、ネットワーク２００との接続を持つ。典型的にはネットワーク２００は、インターネットである。ノード１０ａは、ノード１０ａ～１０ｎで構成する無線マルチホップネットワークと、外部のネットワーク２００とを接続するルータ（ゲートウェイ、集約装置又はコンセントレータ）として動作する。なお、ノード１０ａがネットワーク２００との接続を持つことは必須ではない。

【0017】

第１実施形態の通信システム１００では、無線通信規格としてＩＥＥＥ ８０２．１５．４が使用され、ルーティングプロトコルとしてＩＥＴＦ ＲＦＣ ６５５０（ＲＰＬ）が使用される場合を例にして説明する。なお、無線通信規格は、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４に限られず、時分割多重方式で通信する無線通信規格であれば任意でよい。例えば、無線通信規格は、ＩＥＥＥ ８０２．１１及びＷｉ－ＳＵＮ ＦＡＮ等でもよいし、独自の通信規格でもよい。また、ルーティングプロトコルについてもＲＰＬに限らず、ＣＴＰ（Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｔｒｅｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やその他のプロトコルでもよい。

【0018】

次に、第１実施形態のノード１０ａの機能構成の例について説明する。

【0019】

［ノード１０ａの機能構成の例］
図２は第１実施形態のルータとして動作するノード１０ａの機能構成の例を示す図である。第１実施形態のノード１０ａは、通信処理部１１、記憶部１２、無線通信制御部１３及び対外通信制御部１４を備える。

【0020】

通信処理部１１は、判定部１１１、処理部１１２及び記憶制御部１１３を備える。

【0021】

判定部１１１は、無線通信制御部１３により受信されたパケットを転送するか否かを判定する。例えば、判定部１１１は、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、転送ノードとして当該パス情報に含まれているか否かを判定する。判定部１１１の動作の詳細は、図６のフローチャートを用いて後述する。

【0022】

処理部１１２は、ネットワーク通信処理を行う。例えば、処理部１１２は、ノード１０ａ～１０ｎで構成される無線マルチホップネットワークの制御を行う。無線マルチホップネットワークの制御には、例えば無線マルチホップネットワークの構築及び維持のための制御データの送信制御、及び、無線マルチホップネットワークを構成するノード１０の親子関係の特定等が含まれる。無線マルチホップネットワークの構築及び維持のための制御データは、無線通信制御部１３によりブロードキャストされたり、特定のノード１０宛にユニキャストされたりする。

【0023】

また例えば、処理部１１２は、無線通信制御部１３と対外通信制御部１４との間のパケット転送を行う。また例えば、処理部１１２は、アプリケーションデータの生成、送信及び受信等を行う。アプリケーションデータは任意でよい。例えば、アプリケーションデータは、センサアプリケーションにより取得されたセンサデータ等である。

【0024】

また例えば、処理部１１２は、自ノード及び近隣ノードの少なくとも１つが、パス情報に含まれている場合、自ノードと宛先ノードとの間の距離を特定する。

【0025】

記憶制御部１１３は、記憶部１２に記憶される情報の記憶制御（読み出し及び書き込み等）を行う。

【0026】

記憶部１２は、ネットワークトポロジを管理する情報を記憶する。例えば、記憶部１２は、ノード１０ｂ～ノード１０ｎから受信した無線マルチホップネットワーク制御パケットの情報（例えばＲＰＬの制御情報）を記憶する。

【0027】

また例えば、記憶部１２は、ノード１０ａ～ノード１０ｂの接続関係を示す情報を記憶する。後述のように、ノード１０ｂ～ノード１０ｎは近隣ノードとの間の無線通信品質に従って、近隣ノードの中から自ノードの上位ノード（親ノード）を選択する。この上位ノード・子ノードの情報がネットワーク制御パケットにより各ノード１０ｂ～ノード１０ｎからノード１０ａに伝えられる。その結果、記憶部１２が接続関係を示す情報として持つ最小セットの情報は、ノード１０ａ～ノード１０ｎの親子関係を示す情報である。処理部１１２は、この親子関係の情報を基に、ネットワーク全体のネットワークトポロジ図を生成したり、そのネットワークトポロジ上でノード１０ａからあるノード１０の間に存在するノード１０を列挙したりする。

【0028】

無線通信制御部１３は、ノード１０ｂ～１０ｎから送信されたパケットを受信すると、当該パケットを通信処理部１１へ入力する。無線通信制御部１３は、通信処理部１１から受け付けたノード１０ｂ～１０ｎ宛のパケットやブロードキャストパケットを送信する。具体的には、無線通信制御部１３は、処理部１１２により特定された距離に応じた待ち時間の後に、パケットに対する確認応答を無線マルチホップネットワークに送信し、待ち時間の間に近隣ノードから確認応答を受信していない場合、パケットを転送する。

【0029】

対外通信制御部１４は、ネットワーク２００を介した通信を制御する。なお上述のように、ノード１０ａは、対外通信制御部１４を備えていなくてもよい。

【0030】

次に、第１実施形態のノード１０ｂ～１０ｎの機能構成の例について説明する。ノード１０ｂ～１０ｎの機能構成は同じなので、ノード１０ｂを例にして説明する。

【0031】

［ノード１０ｂの機能構成の例］
図３は第１実施形態の通常のノード１０ｂの機能構成の例を示す図である。第１実施形態のノード１０ｂは、通信処理部１１、記憶部１２及び無線通信制御部１３を備える。

【0032】

通信処理部１１は、判定部１１１、処理部１１２及び記憶制御部１１３を備える。

【0033】

判定部１１１は、無線通信制御部１３により受信されたパケットを転送するか否かを判定する。判定部１１１の動作の詳細は、図６のフローチャートを用いて後述する。

【0034】

処理部１１２は、ネットワーク通信処理を行う。例えば、処理部１１２は、ノード１０ａ～１０ｎで構成される無線マルチホップネットワーク上のパケット転送処理を行う。また例えば、処理部１１２は、アプリケーションデータの生成、送信及び受信等を行う。

【0035】

また例えば、処理部１１２は、無線マルチホップネットワークの構築及び維持のための制御データの送信制御を行う。また例えば、処理部１１２は、ノード１０ｂの近隣ノード（図１では、例えばノード１０ａ、１０ｃ及び１０ｆ）により送信された制御データを、無線通信制御部１３を介して受信することで、自ノードの近隣に存在する近隣ノードを示す近隣ノード情報を認識する。制御データは、無線通信制御部１３によりブロードキャスト又はマルチキャストされたり、特定のノード宛にユニキャストされたりすることによって、ノード１０ｂとノード１０ａ～１０ｎの間で送受信される。なお近隣ノードは、制御データの受信以外の方法で認識されてもよい。

【0036】

記憶制御部１１３は、記憶部１２に記憶される情報の記憶制御（読み出し及び書き込み等）を行う。

【0037】

記憶部１２は、近隣ノード情報、及び、ランク情報を記憶する。ランク情報とはネットワークトポロジ上でのノード１０ａからの相対的な距離を表す情報であり、中間ノード数（ホップ数）で表現されたり、中間ノード数に加えて電波強度やＥＴＸ（Ｅｘｐｅｃｔｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｕｎｔ）といった通信品質情報、ノードの状態情報などを考慮して計算される値だったりする。ノードの状態情報とは例えば、子ノードの数や、ノードが電池駆動している場合には電池の残量などである。

【0038】

＜近隣ノード情報の例＞
近隣ノード情報は、各ノード１０のアドレス情報、及び、各ノード１０の無線通信品質の評価値等を含む。典型的には、近隣ノード情報に含まれる各ノード１０の情報はライフタイム管理がされ、一定期間更新されなければ自動で削除される。また、近隣ノード情報により特定される近隣ノードから少なくともひとつのノード１０が、ノード１０ｂの上位ノード（親ノード）として選ばれる。図１の例では、ノード１０ａがノード１０ｂの上位ノードに選ばれる。

【0039】

上位ノードの選択基準はアプリケーション等に応じていろいろな選択基準がある。例えば、処理部１１２は、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）、ＥＴＸ（Ｅｘｐｅｃｔｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｕｎｔ）、及び、その他のメトリックを使って算出されたコスト等で評価された無線通信品質に基づいて、上位ノードを選択する。

【0040】

ノード１０ｂにより選択される上位ノードは、無線環境の変動により変化する。処理部１１２は、新たに上位ノードを選択したとき、または所定のインタバル等に従って、新たな上位ノードの情報を含む制御パケットを、無線通信制御部１３を介してノード１０ａへ送信する。ノード１０ａが、この制御パケットを受信し、処理することで、ノード１０ｂの上位ノード（つまり、子ノードをノード１０ｂとしたときの親ノード）が認識される。ノード１０ｂの上位ノードは、親子関係の情報としてノード１０ａの記憶部１２に記憶される。

【0041】

＜ランク情報の例＞
処理部１１２は、自ノードの上位ノードの情報に従って自ノードのランク情報を算出する。ランク情報は、例えばノード１０ａに近いほど小さいランク値である。ランク値の算出方法は、使用しているルーティングプロトコル及びランク算出アルゴリズム等により異なる。基本的には、自ノードのランク値は、自ノードの上位ノードのランク値に、当該上位ノードとの間の無線通信品質の評価値が加算されることにより算出される。よって、自ノードのランク値は上位ノードのランク値よりも大きくなる。上位ノードよりも大きい自ノードのランク値から、ネットワークトポロジ上のノード１０ａからの距離は上位ノードよりも自ノードのほうが遠いことがわかる。処理部１１２は、記憶部１２から自ノードのランク情報を取得し、このランク情報を制御データとして無線通信制御部１３を介してブロードキャスト又はマルチキャストしたり、特定ノード宛にユニキャストしたりする。

【0042】

無線通信制御部１３は、通信処理部１１から受け付けたノード１０ａ、１０ｃ～１０ｎ宛のパケットやブロードキャストパケットを送信する。また、無線通信制御部１３は、ノード１０ａ、１０ｃ～１０ｎから送信されたパケットを受信すると、当該パケットを通信処理部１１へ入力する。

【0043】

＜パケットの例＞
図４は第１実施形態のノード１０間で送受信されるパケットの構成の例を示す図である。パケットはヘッダ１０１とペイロード１０２とを含む。ヘッダ１０１には、このパケットの送信元アドレス、宛先アドレス、及び、転送のために使われる制御情報などが含まれる。ペイロード１０２には、送信元ノードが生成し、宛先ノードが処理するデータ（例えばアプリケーションデータ等）が含まれる。なお、無線通信制御部１３によって図４のパケットに更にヘッダが追加されてもよい。

【0044】

次に実施形態の通信システム１００の転送制御方法について説明する。

【0045】

実施形態の通信システム１００では、パケットの転送のために使われる転送制御情報がパケットに格納される。例えば、転送制御情報は、パケットの送信元ノードのランク値、又は、当該パケットを中継する転送ノード（中間ノード）のランク値を含む。

【0046】

また例えば、転送制御情報は、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上のパス情報（親子関係の繋がり）を含む。ネットワークトポロジ上のパス情報は、ソースルーティングヘッダのようにパス上の（中間）ノードのアドレスを列挙して表現されていてもよいし、Ｂｌｏｏｍ Ｆｉｌｔｅｒのような圧縮形式で表現されていてもよい。

【0047】

図５は第１実施形態のランク値による転送制御方法について説明するための図である。なお、図５の例では、図１の通信システム１００のうち、説明に使用しないノード１０ｂ、１０ｅ、１０ｉ、１０ｍ及び１０ｎは省略されている。図５に示すように、ノード１０ａから遠いノード１０ほど、ランク値が大きくなる。

【0048】

転送のために使われる転送制御情報としてランク情報が使われるとき、例えば、ノード１０ａの無線通信制御部１３は、ノード１０ａからノード１０ｋ宛のパケットのヘッダ１０１に、送信元アドレスとしてノード１０ａを設定し、宛先アドレスとしてノード１０ｋを設定し、ランク情報としてノード１０ａのランク値（０）を設定する。

【0049】

逆に、ノード１０ｋからノード１０ａ宛のパケットでは、送信元アドレスと宛先アドレスとが入れ替わり、ランク情報にはノード１０ｋのランク値である２５０が、ノード１０ｋの無線通信制御部１３により設定される。

【0050】

ノード１０ａからノード１０ｋ宛のパケット、及び、ノード１０ｋからノード１０ａ宛のパケットをノード１０ｇの無線通信制御部１３が転送するとき、パケットに設定されるランク値をノード１０ｇのランク値（１７５）で更新する。なお、ノード１０ｇの無線通信制御部１３は、送信元アドレス及び宛先アドレスは変更しない。

【0051】

一方、転送のために使われる転送制御情報としてパス情報が使われるとき、ノード１０ａからノード１０ｋ宛のパケットのヘッダ１０１には、ノード１０ｃ及び１０ｇを識別する情報（例えばアドレス情報等）が、ノード１０ａの無線通信制御部１３により設定される。ノード１０ｃ及び１０ｇを識別する情報は、例えばヘッダ１０１内で、ノード１０ａ（ルート）に近い順に列挙される。これにより、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係が、ヘッダ１０１に格納されたパス情報から特定可能になる。

【0052】

また、ノード１０ｋからノード１０ａ宛のパケットのヘッダ１０１にも、ノード１０ｃ及び１０ｇを識別する情報がノード１０ｋの無線通信制御部１３により設定される。この場合には、ノード１０ｋの無線通信制御部１３は、何らかの方法で、自ノードからノード１０ａまでのパス情報を取得する。例えば、ノード１０ｋの無線通信制御部１３は、ネットワークトポロジを管理する情報を記憶するノード１０ａから、自ノードからノード１０ａまでのパス情報を取得する。

【0053】

ヘッダ１０１に含める転送制御情報として、ランク値及びパス情報は排他的ではない。ヘッダ１０１に含まれる転送制御情報には、パケットの転送ノード（またはパケットの送信元ノード）のランク値、及び、送信元ノードから宛先ノードまでのパス情報の両方が含まれていてもよい。

【0054】

［パケット受信処理の例］
図６は第１実施形態のパケット受信処理の例を示すフローチャートである。まず、判定部１１１が、無線通信制御部１３により受信されたパケットの宛先ノードを確認し、当該パケットが自ノード宛であるか否かを判定する（ステップＳ１）。パケットが自ノード宛である場合（ステップＳ１，Ｙｅｓ）、例えばセンサアプリケーション等の上位レイヤが、パケットの受信処理（例えばパケットに含まれるデータの取得等）を行う（ステップＳ２）。

【0055】

パケットが自ノード宛でない場合（ステップＳ１，Ｎｏ）、判定部１１１が、パケットのヘッダ１０１に、転送制御情報としてパス情報が含まれているか否かを判定する（ステップＳ３）。パス情報が含まれていない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、処理はステップＳ５に進む。

【0056】

パス情報が含まれている場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、判定部１１１は、自ノードまたは近隣ノード（自ノード及び近隣ノードの少なくとも１つ）が、パケットの送信元ノードと宛先ノード間のパス上に転送ノードとして含まれているか否かを判定する（ステップＳ４）。自ノードまたは近隣ノードがパス上に転送ノードとして含まれていない場合（ステップＳ４，Ｎｏ）、処理部１１２が、パケットを破棄する（ステップＳ８）。

【0057】

自ノードまたは近隣ノードがパス上に転送ノードとして含まれている場合（ステップＳ４，Ｙｅｓ）、判定部１１１が、パケットのヘッダ１０１に、転送制御情報としてランク情報（ランク値）が含まれているか否かを判定する（ステップＳ５）。ランク情報が含まれていない場合（ステップＳ５，Ｎｏ）、処理部１１２が、パケットを破棄する（ステップＳ８）。

【0058】

ランク情報が含まれている場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、判定部１１１は、自ノードがパケットを転送すべきか否かを、パケットに含まれるランク値と、自ノードのランク値との大小関係に基づいて判定する（ステップＳ６）。具体的には、判定部１１１は、パケットの宛先が、ノード１０ａ、及び、ネットワーク２００に接続された外部装置等である場合（パケットが上りパケットである場合）、パケットの転送制御情報に含まれるランク値よりも、自ノードのランク値が小さい時に、パケットを転送すると判定する。一方、判定部１１１は、パケットが、無線マルチホップネットワーク内でノード１０ａ（ルート）から離れていく下りパケットである場合、パケットの転送制御情報に含まれるランク値よりも、自ノードのランク値が大きい時に、パケットを転送すると判定する。

【0059】

自ノードがパケットを転送しない場合（ステップＳ６，Ｎｏ）、処理部１１２が、当該パケットを破棄する（ステップＳ８）。

【0060】

自ノードがパケットを転送する場合（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、無線通信制御部１３が、当該パケットを転送する（ステップＳ７）。パケットの転送処理の詳細は、図７を参照して後述する。

【0061】

なお、自ノードでパケットを生成し、送信元ノードとして当該パケットを送信する際に、転送制御情報としてランク情報を使うか、パス情報を使うか、その両方を使うかは、当該自ノードの転送制御設定として事前に静的に設定されていてもよいし、動的に設定されていてもよい。

【0062】

動的に設定される場合には、例えばネットワーク２００に接続された外部装置等から各ノード１０への指示によって、転送制御情報としてランク情報を使うか、パス情報を使うか、その両方を使うかが、各ノードに設定される。

【0063】

［パケット転送処理の例］
図７は第１実施形態のパケット転送処理の例を示すフローチャートである。図６のステップＳ７でパケットを転送する場合、処理部１１２が、自ノードと宛先ノードとの間の距離を特定する（ステップＳ２１）。

【0064】

この距離は、無線マルチホップネットワーク上の論理的な距離であっても、実空間内の物理的な距離であってもよい。パケットを転送するノード１０が、宛先ノードとの間の距離を特定するために必要な情報は、当該パケットに含まれていてもよい。

【0065】

例えばパケットのヘッダ１０１に、宛先ノードのランク値が入っている場合、パケットを転送するノード１０の処理部１１２は、自ノードのランク値と宛先ノードのランク値との差から、無線マルチホップネットワーク上の論理的な距離を特定してもよい。

【0066】

また例えば、パケットを転送するノード１０と、無線マルチホップネットワーク内の特定のノード１０間のホップ数が、ランク値などから算出できる場合、送信元ノードが、パケットのヘッダ１０１に、送信元ノードと宛先ノードとの間のホップ数を入れてもよい。ノード１０の処理部１１２は、このホップ数を利用することで、無線マルチホップネットワーク上の論理的な距離を特定してもよい。

【0067】

また例えば、ノード１０の無線マルチホップネットワーク上の位置に応じたネットワークアドレスが各ノード１０に付与されていてもよい。パケットを転送するノード１０の処理部１１２は、自ノードのネットワークアドレスと宛先ノードのネットワークアドレスとから論理的な距離を特定してもよい。

【0068】

また例えば、各ノード１０の処理部１１２は、ノード１０が設置されている場所の座標情報を静的にもしくはＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等を利用して動的に取得している場合、パケットのヘッダ１０１に含まれた宛先アドレスの座標情報から、自ノードと宛先アドレスとの間の物理的な距離を特定してもよい。

【0069】

パケットを転送するノード１０の無線通信制御部１３は、上記のような方法で特定された距離に応じた待ち時間の後に（ステップＳ２２）、パケットに対する確認応答を無線マルチホップネットワークに送信する（ステップＳ２３）。確認応答が送信されるタイミングは、受信されたパケットの受信開始時刻に待ち時間を加算して得られる時刻でもよいし、受信されたパケットの受信終了時刻に待ち時間を加算して得られる時刻でもよい。また、待ち時間には、距離に応じて変動する時間と、固定的に設定された時間との合算で算出されてもよい。

【0070】

Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃ Ｒｏｕｔｉｎｇにおいては、典型的には、無線通信制御部１３は、自ノードと宛先ノードとの間の距離が短ければ短いほど、前述の待ち時間が短くなるように、待ち時間を決定する。また、典型的には、無線通信制御部１３は、論理的距離が同じ複数のノード１０間ではパス情報を考慮し、受信されたパケットのパス情報に含まれるノード１０のほうが待ち時間が短くなるように、待ち時間をする。しかし、自ノードと宛先ノードの間の距離に応じた待ち時間の決定方法はこの限りではない。

【0071】

また、確認応答を送信するまでの間の無線通信制御部１３の受信待ち状態（ステップＳ２２）では、受信待ち状態にする期間は転送の判断から確認応答送信までの連続した全期間でもよいし、連続した全期間の一部（例えば全期間の中で、定期的に所定の期間、受信待ち状態を繰り返す等）でもよい。

【0072】

次に、判定部１１１は、ステップＳ２２の受信待ち状態の間に、他のノード１０から、転送対象のパケットに対する確認応答を受信したか否かを判定する（ステップＳ２４）。転送対象のパケットに対する確認応答を受信した場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、無線通信制御部１３は、パケットの転送を取りやめ、転送対象のパケットに対する確認応答を受信していない場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）、無線通信制御部１３は、パケットを転送する（ステップＳ２５）。

【0073】

なお、確認応答の送信直前にはキャリアセンスを行ってもよい。無線通信制御部１３は、キャリアセンスを行う場合で、キャリアセンスの結果、確認応答の送信を行うチャネルがビジーであったときには確認応答の送信およびパケットの転送を取りやめる。

【0074】

また、最終宛先のノード１０も、転送ノードと同様に、受信されたパケットの確認応答を送信する。この場合、最終宛先のノード１０の無線通信制御部１３は、自ノードと宛先ノードとの間の距離は「無し」として、確認応答送信までの待ち時間を算出する。

【0075】

以上、説明したように、第１実施形態の通信システム１００では、判定部１１１が、送信元ノードから宛先ノードまでのネットワークトポロジ上に含まれる転送ノードの親子関係を示すパス情報を含むパケットを受信すると、自ノード、及び、自ノードの近隣に存在する近隣ノードの少なくとも１つが、転送ノードとしてパス情報に含まれているか否かを判定する。処理部１１２が、自ノード及び近隣ノードの少なくとも１つがパス情報に含まれている場合、自ノードと宛先ノードとの間の距離を特定する。そして、無線通信制御部１３が、当該距離に応じた待ち時間の後に、パケットに対する確認応答を無線マルチホップネットワークに送信し、当該待ち時間の間に近隣ノードから確認応答を受信していない場合、パケットを転送する。

【0076】

これにより第１実施形態の通信システム１００によれば、標準ＭＡＣプロトコルを変更せずにオポチュニスティックルーティングしながら、不要な再転送を抑制することができなかった。

【0077】

例えば、具体的なルーティングプロトコル名を使って説明すると、第１実施形態により、例えば下記のような制御を行うことができる。まず、ＲＰＬによって、ノード１０の親子関係が作成される。無線マルチホップネットワークでは、パケットは常に、ＩＰ－ｉｎ－ＩＰで転送される。外側のＩＰヘッダに、上述の転送制御情報が格納される。ＭＡＣレイヤの宛先には非ユニキャストアドレスを使い（ブロードキャストアドレス ｏｒ マルチキャストアドレス）、宛先となるノード１０を特定せず、不特定のノード１０が受信処理を行えるようにする。

【0078】

ノード１０は、ＲＰＬのルートに向かう上りパケットについては、自ノードのＲＰＬ Ｒａｎｋを転送制御情報に設定する。ノード１０は、受信されたパケットが自ノードと同じＲＰＬ Ｒａｎｋか、それよりも大きな値を持つとき、当該パケットを転送する。パケットの転送待ちをしている間に、自ノードよりもＲＰＬ Ｒａｎｋが小さなノードから、転送対象のパケットの確認応答を受信した場合は、転送対象のパケットの転送を中止する。

【0079】

下りパケットについては、ＲＰＬルートが、宛先ノードまでの親子関係をたどり、それぞれのＩＰアドレスを転送制御情報に設定する（ＲＰＬ Ｎｏｎ－Ｓｔｏｒｉｎｇ ｍｏｄｅと同様）。これらのアドレスはｂｌｏｏｍ ｆｉｌｔｅｒの形式で表現されていてもよい。ノード１０は、転送制御情報に自ノードのアドレスが入っているノードは、当該パケットを転送する。また、転送制御情報に入っているアドレスを近隣ノードリストに持つノードも当該パケットを転送する。パケットの転送待ちをしている間に、自分よりもＲＰＬ Ｒａｎｋが大きなノードから、転送対象のパケットの確認応答を受信した場合は、転送対象のパケットの転送を中止する。

【0080】

なお、第１実施形態において、他のノード１０宛のパケットを受信したときの転送要否を判定する際に、Ｔｒｉｃｋｌｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍのｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｋを用いた制御のような冗長転送をしてもよい。

【0081】

（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

【0082】

第２実施形態では、ノード１０の無線通信制御部１３は、パケットの転送をした後、転送されたパケットの受信確認をするまで、パケットを再送する。

【0083】

［パケット受信処理の例］
図８は第２実施形態のパケット受信処理の例を示すフローチャートである。図８では、ステップＳ２の処理の後に、ステップＳ７の処理を実行する点、及び、ステップＳ７の処理が上述の図６のフローチャートと異なる。

【0084】

具体的には、第２実施形態の通信システム１００では、パケットを受信したノード１０が、最終宛先ノードであっても、上位レイヤによる受信パケットの処理後（ステップＳ２）、当該パケットをブロードキャスト又はマルチキャストにより転送（送信）する（ステップＳ７）。これにより最終宛先ノードにパケットを転送したノード１０は、ステップＳ７の処理によって最終宛先ノードから送信されたパケットを受信することによって、自身が最終宛先ノードへ転送したパケットの受信確認をすることができる。

【0085】

また、ステップＳ７の転送処理では、転送元のノード１０の無線通信制御部１３は、次の転送ノードへパケットを転送する際に、再送処理を行う。具体的には、転送元のノード１０の無線通信制御部１３は、転送元のノード１０により転送されたパケットを受信した次の転送ノードによってブロードキャスト又はマルチキャスト送信されたパケットを受信するまで、パケットを再送する。

【0086】

最終宛先ノードであっても、上位レイヤによるパケットの処理後（ステップＳ２）、当該パケットがブロードキャスト又はマルチキャストにより転送（送信）されるため、ステップＳ７で実行される再送処理は、パケットが最終宛先ノードに転送される場合にも有効になる。

【0087】

第２実施形態の通信システム１００によれば、第１実施形態の効果に加えて、更に、無線マルチホップネットワーク内のパケットの転送をより確実に行うことができる。

【0088】

（第３実施形態）
次に第３実施形態について説明する。第３実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

【0089】

第３実施形態では、ＴＳＣＨ（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｈｏｐｐｉｎｇ）のように、時分割多重の無線通信方式が使われている場合について説明する。

【0090】

第３実施形態では、上述の近隣ノード情報が、ノード１０ｂ～１０ｎの記憶部１２だけでなく、ノード１０ａの記憶部１２にも記憶される。更に、第３実施形態の近隣ノード情報では、各近隣ノードのデータ送信タイミング（送信セル）も記憶される。各ノード１０の無線通信制御部１３は、近隣ノードの送信セルで受信待ちを行い、当該近隣ノードにより送信（転送）されたパケットの受信処理を行う。

【0091】

すなわち、第３実施形態の通信システム１００では、複数のノードの送信タイミングは、複数のノードのそれぞれが異なる場所にひとつの送信セルを持つ送信スケジュールによって制御される。ノード１０の無線通信制御部１３は、近隣ノードにより転送されたパケットを送信スケジュールに基づく近隣ノードの送信タイミングで受信する。無線通信制御部１３は、近隣ノードにより転送されたパケットを転送すると判定部１１１が判定した場合、近隣ノードにより転送されたパケットの確認応答を送信する送信セルの開始時刻から、自ノードと宛先ノードとの間の距離に応じた待ち時間経過した時に、確認応答を無線マルチホップネットワークに送信する。

【0092】

［送信スケジュールの例］
図９は第３実施形態の時分割多重の送信スケジュールの例を示す図である。図９の例では、スロットオフセット（時分割多重）が１０個、チャネルオフセット（周波数ホッピング）が５個のスロットフレーム内に各ノード１０の送信セルが割り当てられている。各ノード１０の送信セルに隣接するセルには特定のノード１０の送信セルを割り当てない。この例では、たまたま送信セルが割り当てられたスロットオフセットがすべて奇数だが、奇数のスロットオフセットや偶数のスロットオフセットに送信セルの割り当てを制限しなくてもよい。

【0093】

無線通信制御部１３は、パケットを転送するとき、パケットを受信したセルの右隣のセルで確認応答を送信する。確認応答を送信するタイミングは、自ノードと宛先ノードとの間の距離により決定する。典型的には、無線通信制御部１３は、自ノードと宛先ノードとの距離が短ければ短いほど、確認応答を送信するセルの先頭に近いタイミング（セルの開始時間に近いタイミング）で確認応答の送信を行う。

【0094】

具体的には、無線通信制御部１３は、ＴＳＣＨを使用している場合、この確認応答の送信タイミングの制御を、ｍａｃＴｓＣｃａＯｆｆｓｅｔの値を距離に応じて動的に決定することで実現する。この確認応答を待ち受ける送信元ノードまたは転送ノードがさまざまなタイミングで送信される確認応答を受信できるように、ｍａｃＴｓＲｘＷａｉｔには十分に大きい値が設定される。また、確認応答を取りこぼさないよう、ｍａｃＴｓＲｘＯｆｆｓｅｔの値も調整される。

【0095】

確認応答を受信したノード１０の無線通信制御部１３は、送信元ノードにより決定された確認応答送信タイミングと、実際に確認応答の受信が開始された時刻とを使い、自ノードのクロックを、確認応答の送信元ノードのクロックに合わせてもよい。典型的には、確認応答の受信ノードのランクより確認応答の送信元ノードのランクのほうが小さいときに、受信側のノード１０が、自ノードのクロックを送信元ノードに合わせる。

【0096】

送信側のノード１０により決定された確認応答送信タイミングは、例えば確認応答に含まれる送信元ノードのランクや特定のノード１０からのホップ数、送信元ノードのネットワークアドレスなど、なんらかの形で無線マルチネットワーク上の論理的な位置を示す位置情報を使って特定できる。例えば、処理部１１２は、近隣ノードから受信された確認応答に含まれるランク値から、無線マルチネットワーク上の近隣ノードの論理的な位置を示す位置情報を特定する。

【0097】

受信側のノード１０の無線通信制御部１３は、送信側のノード１０が確認応答送信タイミングを決定するときと、同じ入力及びアルゴリズムを使い、当該タイミングを特定する。受信側のノード１０の無線通信制御部１３は、そのようにして特定された確認応答送信タイミングと、確認応答の受信時刻とを使い、自ノードのクロックを送信側のノード１０のクロックに合わせる。すなわち、受信側のノード１０の無線通信制御部１３は、近隣ノードから送信された確認応答の受信タイミングと、無線マルチホップネットワーク内における近隣ノードの位置情報から特定される確認応答の送信タイミングと、の差に基づいて、自ノードのクロックを補正する。

【0098】

両ノードのクロックが完全に同期していた場合、受信側のノード１０が特定した確認応答送信タイミングと、実際の確認応答の受信時刻とは完全に一致する。もしも受信側のノード１０のクロックが、送信側のノード１０のクロックに対して遅れていた場合、受信側のノード１０が特定した確認応答送信タイミングよりも実際の確認応答の受信時刻が早まる。

【0099】

（第４実施形態）
次に第４実施形態について説明する。第４実施形態の説明では、第１実施形態と同様の説明については省略し、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

【0100】

第４実施形態では、転送されるパケットの詳細について説明する。

【0101】

＜パケットの例＞
図１０は第４実施形態のノード１０間で送受信されるパケットの構成の例を示す図である。第４実施形態のパケットのヘッダ１０１は、内部ヘッダ１０１ａと外部ヘッダ１０１ｂとに分けられている。内部ヘッダ１０１ａには送信元ノード及び宛先ノードの情報が格納される。

【0102】

外部ヘッダ１０１ｂには、上述の転送制御情報が格納される。また、外部ヘッダ１０１ｂには送信元アドレスとして、パケットを転送した転送ノードのアドレスが格納される。パケットが、当該パケットを生成した送信元ノードから送信される際は、外部ヘッダ１０１ｂの送信元アドレスと内部ヘッダ１０１ａの送信元アドレスは同じ（送信元ノードのアドレス）になる。外部ヘッダ１０１ｂの宛先アドレスには、ブロードキャストアドレス又はマルチキャストアドレスが格納される。すなわち、無線通信制御部１３は、ブロードキャスト又はマルチキャストによりパケットを転送する。

【0103】

なお、無線通信制御部１３により図１０のパケットに更にヘッダが追加されてもよい。

【0104】

最後に、第１乃至第４実施形態のノード１０のハードウェア構成の例について説明する。

【0105】

［ハードウェア構成の例］
図１１は第１乃至第４実施形態のノード１０のハードウェア構成の例を示す図である。第１乃至第４実施形態のノード１０は、制御装置３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、表示装置３０４、入力装置３０５及び通信装置３０６を備える。制御装置３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、表示装置３０４、入力装置３０５及び通信装置３０６は、バス３１０を介して接続されている。

【0106】

制御装置３０１は、補助記憶装置３０３から主記憶装置３０２に読み出されたプログラムを実行する。主記憶装置２０２は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリである。補助記憶装置３０３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）及びメモリカード等である。図２及び３の記憶部１２は、主記憶装置３０２及び補助記憶装置３０３に対応する。

【0107】

表示装置３０４は、ノード１０の状態等を表示する。表示装置３０４は、例えば液晶ディスプレイ等である。入力装置３０５は、ノード１０を操作するためのインタフェースである。入力装置３０５は、例えばノード１０の筐体に備えられたボタン等である。なお、表示装置３０４及び入力装置３０５は、表示機能と入力機能とを有するタッチパネル等により実現されていてもよい。また、ノード１０は、表示装置３０４及び入力装置３０５を備えていなくてもよい。

【0108】

通信装置３０６は、他のノード１０、及び、外部装置等と通信するためのインタフェースである。

【0109】

第１乃至第４実施形態のノード１０で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ－Ｒ及びＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されてコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供される。

【0110】

また第１乃至第４実施形態のノード１０で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また第１乃至第４実施形態のノード１０で実行されるプログラムをダウンロードさせずにインターネット等のネットワーク経由で提供するように構成してもよい。

【0111】

また第１乃至第４実施形態のノード１０のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。

【0112】

第１乃至第４実施形態のノード１０で実行されるプログラムは、上述した図２のノード１０ａ、及び、図３のノード１０ｂ～１０ｎの機能ブロックのうち、プログラムによっても実現可能な機能ブロックを含むモジュール構成となっている。当該各機能ブロックは、実際のハードウェアとしては、制御装置３０１が記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上記各機能ブロックが主記憶装置３０２上にロードされる。すなわち上記各機能ブロックは主記憶装置３０２上に生成される。

【0113】

なお上述した図２及び３の各機能ブロックの一部又は全部をソフトウェアにより実現せずに、ＩＣ等のハードウェアにより実現してもよい。

【0114】

また複数のプロセッサを用いて各機能を実現する場合、各プロセッサは、各機能のうち１つを実現してもよいし、各機能のうち２以上を実現してもよい。

【0115】

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】

【0116】

１０ ノード
１１ 通信処理部
１２ 記憶部
１３ 無線通信制御部
１４ 対外通信制御部
１００ 通信システム
１１１ 判定部
１１２ 処理部
１１３ 記憶制御部
２００ ネットワーク
３０１ 制御装置
３０２ 主記憶装置
３０３ 補助記憶装置
３０４ 表示装置
３０５ 入力装置
３０６ 通信装置
３１０ バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】