JP5954895B2 - 通信システム及びノード - Google Patents

Description

本発明は、通信システム及びノードに係り、特に、互いに無線通信を行う複数のノードを備えた通信システム及び当該通信システムに用いられるノードに関するものである。

ノード間で無線通信を行う場面において、様々な要因から直接通信路上の電波が遮られる問題がある。これに対応するため、上述した通信システムでは、ホッピング等による、迂回路を含めた通信が行われている。ノードや遮蔽物の配置位置の全てが固定された環境においては、ノード設置時などに適切な通信経路設定ができ、良好な通信環境が得られる。しかし、このような設置時から変化のない環境はまれであり、大半は人などが介在する空間で、そのような空間では、無線通信に利用する電波環境は随時変化する。このため、変化に合わせた通信経路設定が必要である。

これに対応する技術として、最も利用されている方式としてダイナミックルーティングシステムがある。このダイナミックルーティングシステムの典型的な経路検索手順を図９を参照して以下説明する。同図に示すように、ダイナミックルーティングを実施する通信システム１００は、ノードＡ〜Ｄ、ノードＳで構成されている。ノードＡは、ノードＢと相互に通信可能に設けられている。ノードＢは、ノードＡ、Ｓと相互に通信可能に設けられている。ノードＳは、ノードＢ、Ｃと相互に通信可能に設けられている。ノードＣは、ノードＳ、Ｄと相互に通信可能に設けられている。ノードＤは、ノードＣと相互に通信可能に設けられている。

次に、ノードＳからノードＤへデータ通信を行う場合の動作ついて説明する。
（１）ノードＳからノードDへ通信する場合、まずはじめに、ノードＳは、通信元ノードＳ、宛先ノードＤ、中継ノードなしとして、Route-Request packet（以下ＲＲＥＱ）を送信する。このＲＲＥＱは、ノードＢ、Ｃが受信する（他ノードへは、距離等の影響で届かない）。

（２）ノードＢ、Ｃでは、受信したＲＲＥＱの宛先ノードが自ノードではなく、中継ノードに自ノードが格納されていないため、中継ノードに自ノードの情報を格納し、ＲＲＥＱを送信する。ノードＢから送信したＲＲＥＱは、ノードＡ、Ｓが、ノードＣから送信したＲＲＥＱは、ノードＳ、Ｄが受信する。
（３）ノードＡは、ノードＢからのＲＲＥＱの宛先ノードが自ノードではなく、中継ノードに自ノードが格納されていないため、中継ノードに自ノードの情報を格納し、ＲＲＥＱを送信する。ノードＤは、ノードＣからのＲＲＥＱの宛先ノードが自ノードであるため、送信元ノードと中継ノードから、ノードＳ→ノードＣ→ノードＤのルートで通信されることを知る。ノードＳは、ノードＢ、ノードＣからのＲＲＥＱを受信するが、送信元ノードが自ノードであるため、これを無視する。

（４）ノードＢでは、ノードＡからのＲＲＥＱを受信するが、中継ノードに自ノードの情報があるため、これを無視する。
（５）ノードDでは、ＲＲＥＱから確定したルートを基に、ルート情報を含むRoute-Reply packet（ＲＲＥＰ）を返信する。即ち、ノードＤは、通信元ノードＳ、宛先ノードＤ、中継ノードＣとしたＲＲＥＰを送信する。
（６）ノードＣでは、ノードＤからのＲＲＥＰを受信すると、中継ノードに自ノードがあるため、受信したＲＲＥＰを送信する。

（７）ノードＳは、ノードＣから受け取ったＲＲＥＰに含まれるルート情報から、ノードDまでの通信ルートを得られたので、ノードCを中継ノードとしてデータ通信を行う。
（８）ノードＣでは、このデータをノードDへ転送する。以上の流れで、通信経路が決定される。通信ネットワークにおける経路の決定については、ダイナミックルーティングが一般的であり、この方法では通信を開始する前に、目的のノードまでに繋がっている経路を調査することで、通信経路を決定する。

ここで、中継ノードの情報の取得時間を短縮するため、各ノードは過去のＲＲＥＱ−ＲＲＥＰを一定時間保持しておき、ＲＲＥＱを受信した場合、保持しておいた情報が利用できる場合は、その情報よりＲＲＥＰを返信するようにすることもある。また、ノード間の状態を確認するパケット交換を行い、その際の電界強度より算出される通信成功率から、目的ノードまでの通信成功率が最も高くなる通信経路の決定を行うものも提案されている（特許文献１）。

特開２０１０−２１３１６４号公報

上述したダイナミックルーティングで求めた経路は、最短経路であるなど、ネットワーク全体で多数ある通信ルートの1つであり、それが最適であるとは限らない。また、最適な経路を求める手法として、特許文献１では、ノード間の状態確認を行うパケットの通信より、電界強度を取得しそこから通信成功率を推定することで最適な経路を選ぶが、電界強度は必ずしも通信成功率と一致しない問題がある。例えば、２つの異なるノードから、電波を送信する場合、２つの電波が重なり受信電界強度は強くなることがあるが、この場合通信データとしては認識できず失敗となる。

また、上述したダイナミックルーティングでルートを求める方法は、通信の直前に通信可能なノードを確認するため、通信環境の変化に対応可能であるが、通信のたびに、ネットワーク全体の最適ルートを計算し求めるため、通信開始前の時間が非常に大きく、データが目的ノードまで届くのに時間が掛る問題がある。

そこで、本発明は、最適な経路で通信できる通信システム及び当該通信システムに用いられるノードを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、互いに無線通信を行う複数のノードを備えた通信システムにおいて、前記ノードが各々、間欠的に通信確認情報を送信する通信確認情報送信手段と、他のノードから受信した通信確認情報のビットエラーを検出するビットエラー検出手段と、前記ビットエラー検出手段の検出結果に基づいて直接通信可能な他のノードとの通信成功率を演算する通信成功率演算手段と、前記通信成功率演算手段により演算した結果に基づいて前記直接通信可能な他のノードと、当該他のノードに対応する前記通信成功率と、を関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された直接通信可能なノードの１つを次のノードとした経路情報及び当該次のノードの通信成功率を含んだ第１情報を送信する第１送信手段と、前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記記憶手段に記憶されたノードの１つを次のノードとした経路情報及び前記次のノードの通信成功率を含んだ新たな第１情報を転送する第１転送手段と、前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記第１情報に含まれる経路情報を当該第１情報の送信元ノードの経路情報として取得する経路情報取得手段と、１つの送信元ノードに対する経路情報が複数取得されたとき前記第１情報に含まれる成功率が最も高い経路情報を選択する経路情報選択手段と、
を備えたことを特徴とする通信システムに存する。

請求項２記載の発明は、前記通信成功率演算手段が、前記ビットエラー検出手段によりビットエラーが検出されなければ通信成功と判定し、当該通信成功と判定した回数に基づいて通信成功率を演算することを特徴とする請求項１に記載の通信システムに存する。

請求項３記載の発明は、前記第１転送手段が、受信した第１情報の通信成功率に前記次のノードの通信成功率を乗じて、その乗じた値を前記第１情報の通信成功率に上書きすることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システムに存する。

請求項４記載の発明は、宛先ノードに対する経路情報を求めるための第２情報を送信する第２送信手段と、前記宛先ノードが自ノードでない第２情報を受信すると、当該第２情報を転送する第２転送手段と、を備え、前記第１送信手段が、前記宛先ノードが自ノードである第２情報の受信に応じて、前記第２情報の送信元ノードをさらに含んだ前記第１情報を送信し、前記直接通信可能な他のノードに前記第２情報の送信元ノードが含まれている場合、当該送信元ノードの通信成功率よりも低い他のノードを次のノードとした第１情報の送信は行わず、前記第１転送手段が、前記第２情報の送信元ノードが自ノードでない前記第１情報の受信に応じて前記新たな第１情報を転送し、前記直接通信可能な他のノードに前記第２情報の送信元ノードが含まれている場合、当該送信元ノードの通信成功率よりも低い他のノードを次のノードとした第１情報の転送は行わず、前記経路情報取得手段は、前記次のノード及び前記第２情報の送信元ノードが自ノードである前記第１情報を受信したときのみ、前記第１情報に含まれる経路情報を当該第１情報の送信元ノードの経路情報として取得することを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の通信システムに存する。

請求項５記載の発明は、通信システムを構成する無線通信可能なノードにおいて、間欠的に通信確認情報を送信する通信確認情報送信手段と、他のノードから受信した通信確認情報のビットエラーを検出するビットエラー検出手段と、前記ビットエラー検出手段の検出結果に基づいて直接通信可能な他のノードとの通信成功率を演算する通信成功率演算手段と、前記通信成功率演算手段により演算した結果に基づいて前記直接通信可能な他のノードと、当該他のノードに対応する前記通信成功率と、を関連付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された直接通信可能なノードの１つを次のノードとした経路情報及び当該次のノードの通信成功率を含んだ第１情報を送信する第１送信手段と、前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記記憶手段に記憶されたノードの１つを次のノードとした経路情報及び前記次のノードの通信成功率を含んだ新たな第１情報を転送する第１転送手段と、前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記第１情報に含まれる経路情報を当該第１情報の送信元ノードの経路情報として取得する経路情報取得手段と、１つの送信元ノードに対する経路情報が複数取得されたとき前記第１情報に含まれる成功率が最も高い経路情報を選択する経路情報選択手段と、を備えたことを特徴とするノードに存する。

以上説明したように請求項１及び５記載の発明によれば、ビットエラー検出結果に応じた通信成功率が高い最適な経路情報を選択することができる。しかも、各ノードが、間欠的に通信確認情報を送信しているため、送信する毎に最新の成功率を求めることができ、データ送信時に成功率を求める必要がなく通信時間の短縮を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、通信成功回数により通信成功率を求めることができ、より一層最適な経路情報を選択することができる。

請求項３記載の発明によれば、通信成功率を上書きすることにより、第１情報のデータ量を抑えることができる。

請求項４記載の発明によれば、第１送信手段及び第１転送手段が、直接可能な他のノードに第２情報の送信元ノードが含まれている場合、当該送信元ノードの通信成功率よりも低い他のノードを次のノードとした第１情報の送信、転送を行わないので、無駄な第１情報が送信されることない。

本発明の通信システムの一実施形態を示す構成図である。 図１に示す通信システムを構成する各ノードを示す構成図である。 図１に示す各ノードから送信される通信確認パケットの構成例を示す図である。 図２に示すノードを構成するＣＰＵの成功率演算処理手順を示すフローチャートである。 図１に示す各ノードから送信されるＲＲＥＱの構成例を示す図である。 図１に示す各ノードから送信されるＲＲＥＰの構成例を示す図である。 図１に示す通信システムの動作を説明するための説明図である。 図２に示すノードを構成するＣＰＵの経路取得処理手順を示すフローチャートである。 従来の通信システムの一実施の形態を示す図である。

以下、本発明の通信システムを図１乃至図８を参照して説明する。本発明の通信システム１０は、図１に示すように、複数のノード１〜８を有して構成され、これらのノード１〜８は無線メッシュネットワークを構成している。

図１に示した通信システム１０において、ノード１は、障害などにより他のノード２〜８と無線通信できない状態になっている。ノード２は、ノード３、５及び６と相互に無線通信可能となっている。ノード３は、ノード２、５及び６と相互に無線通信可能となっている。ノード４は、障害などにより他のノード１〜３、５〜８と無線通信できない状態となっている。ノード５は、ノード２、３及び７と相互に無線通信可能となっている。ノード６は、ノード２、３及び７と相互に無線通信可能となっている。ノード７は、ノード５、６及び８と相互に無線通信可能となっている。ノード８は、ノード７と相互に無線通信可能となっている。

次に、上記ノード１〜８の構成について図２を参照して以下説明する。同図に示すように、ノード１〜８は各々、アンテナＡＴと、データの無線受信を行うための通信ユニット１１と、を備えている。また、ノード１〜８は各々、自ノードと直接通信可能な他のノード（以下「隣接ノード」という）との通信成功率を求めるための通信確認パケット送信部１２（＝通信確認情報送信手段）、ビットエラー検出部１３（＝ビットエラー検出手段）及び通信成功率演算部１４（＝通信成功率演算手段）を備えている。これらの働きにより各ノード１〜８の成功率テーブル１５（＝記憶手段）には、隣接ノードと、当該隣接ノードに対応する通信成功率と、が関連付けられて記憶されている。

上記通信確認パケット送信部１２は、第１タイマ１６が第１所定時間カウントする毎に、通信ユニット１１から図３に示すような通信確認パケット（＝通信確認情報）を作成して送信する。上記通信確認パケットは、図３に示すように、種別と、送信元ノードと、シーケンス番号と、データと、エラーチェックコードと、から構成されている。

通信確認パケット送信部１２は、種別として、通信確認パケットであることを示す情報を格納する。送信元ノードとして、自ノードのアドレスを格納する。シーケンス番号として、前回、通信確認パケットを送信したときのシーケンス番号に１を加算した番号を格納する。なお、シーケンス番号は、最大値（例：シーケンス番号のビット割り当てが８ビットなら２５５）となったとき、その次の値は０とする。データとしては、ビットエラーを検出できるような、ＰＮ符号などの予め決められたデータを格納する。エラーチェックコードとしては、ＣＲＣやチェックサムなどエラーチェックするためのコードを格納する。

ビットエラー検出部１３は、通信ユニット１１が他のノードからの通信確認パケットを受信する毎に、その受信した通信確認パケットのデータ及びエラーチェックコードを確認し、ビットエラーを検出する。通信成功率演算部１４は、ビットエラー検出部１３の検出結果に基づいて隣接ノードとの通信成功率を演算する。具体的には、通信成功率演算部１４は、ビットエラー検出部１３によりビットエラーが検出されなければ通信成功であると判定して、その送信元ノードに対する通信成功パケット数（通信成功回数）をインクリメントする。通信成功率演算部１４は、ビットエラー検出部１３によりビットエラーが検出されれば通信失敗であると判定して、通信成功パケット数のインクリメントは行わない。

また、通信成功率演算部１４は、通信成功と判定する毎に、その送信元ノードから今まで送信された通信確認パケットの総数である送信パケット数を下記の式（１）から求め、式（２）で表す通信成功率に更新する。
送信パケット数＝前回通信成功と判定されたときの送信パケット数＋（前回通信成功と判定されたときのシーケンス番号−今回通信成功と判定されたときのシーケンス番号） …（１）
通信成功率＝通信成功パケット数／送信パケット数 …（２）
次に、通信成功率演算部１４は、成功率テーブル１５に隣接ノードと、演算した当該隣接ノードに対応する通信成功率と、を関連付けて記憶させる。各ノード１〜８は、通信確認パケットの送信、受信、通信成功率の演算を定期的に繰り返している。これにより、各ノード１〜８は、隣接ノードに対する最新の通信成功率を把握することができる。

また、各部１２〜１４は、図示しないＣＰＵなどにより構成され、ＣＰＵが行う図４に示す成功率演算処理により実行されている。この成功率演算処理について、説明すると、まず、ＣＰＵは、第１タイマ１６が第１所定時間をカウントする毎に（ステップＳ１でＹ）、図３に示す通信確認パケットを送信して（ステップＳ２）、ステップＳ１に戻る。第１タイマ１６による第１所定時間のカウントがまだ終わっていない間は（ステップＳ１でＮ）、ＣＰＵは、他のノードから通信確認パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ３）。

通信確認パケットを受信していなければ（ステップＳ３でＮ）、ＣＰＵは再びステップＳ１に戻る。通信確認パケットを受信していれば（ステップＳ３でＹ）、ＣＰＵは、通信確認パケットの送信元ノード、シーケンス番号を確認した後（ステップＳ４、５）、上述した式（１）により送信パケット数を演算する（ステップＳ６）。次に、ＣＰＵは、通信確認パケットのビットエラーを検出して（ステップＳ７）、ビットエラーが検出されなければ通信成功と判定し、式（２）により通信成功率を演算し直し、ステップＳ４で確認した送信元ノードとの通信成功率として成功率テーブル１５に格納した後（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ８において、ＣＰＵは、ビットエラーが検出されれば通信失敗と判定する。ビットエラー検出時の確認パケットのシーケンス番号は、信憑性がないため、式（１）から送信パケット数を求めずに、ＣＰＵは、ビットエラーが検出される毎に送信パケット数に１を加算する。そして、下記の式（３）に示すように、通信成功率パケット数を１を加算した送信パケット数で割って通信成功率の演算をし直す。
通信成功率＝通信成功率パケット数／（送信パケット数＋１） …（３）

次に、話を各ノード１〜８の構成について戻すと、各ノード１〜８はさらに、他のノード１〜８に対する経路情報を得るためにＲＲＥＱ送信部１７（＝第２送信手段）、ＲＲＥＱ転送部１８（＝第２転送手段）、ＲＲＥＰ返信部１９（＝第１送信手段）、ＲＲＥＰ転送部２０（＝第１転送手段）、経路情報取得部２１（＝経路情報取得手段）と、データ送受信部２２（＝経路情報選択手段）と、を備えている。これらの働きにより、ルーティングテーブル２３には、他のノードに対する経路情報と、当該経路情報の通信成功率と、が関連付けられて記憶される。

上記ＲＲＥＱ送信部１７は、第２タイマ２４が第２所定時間カウントする毎に、他のノードを宛先ノードとし、その宛先ノードに対する経路情報を求めるためのＲＲＥＱ（＝第２情報）を作成して送信する。ＲＲＥＱ送信部１７は、例えば図５に示すようなフレーム構成のＲＲＥＱを作成して送信する。上記ＲＲＥＱは、図５に示すように、種別と、送信元ノードと、宛先ノードと、中継ノードと、から構成されている。ＲＲＥＱ送信部１７は、種別として、ＲＲＥＱであることを示す情報を格納する。送信元ノードとして、ＲＲＥＱを送信する自ノードのアドレスを格納する。宛先ノードとして、データを送信したい他のノードのアドレスを格納する。中継ノードとしては、何も格納せず、ブランクにしておく。ＲＲＥＱ送信部１７は、第２タイマ２４が第２所定時間カウントする毎に、宛先ノードに格納する他のノードを順次切り替えたＲＲＥＱを作成して送信する。

ＲＲＥＱ転送部１８は、宛先ノードが自ノードでもなく、かつ、中継ノードに自ノードが格納されていないＲＲＥＱを受信すると、ＲＲＥＱの中継ノードに自ノードのアドレスを書き込んだ後、そのＲＲＥＱを転送する。ＲＲＥＱ転送部１８は、中継ノード欄の一番後ろに自ノードのアドレスを書き込む。また、ＲＲＥＱ転送部１８は、送信元ノードや中継ノードに自ノードのアドレスが格納されたＲＲＥＱを受信すると、これを無視して、ＲＲＥＱの転送は行わない。

ＲＲＥＰ返信部１９は、宛先ノードが自ノードであるＲＲＥＱの受信に応じて、例えば図６に示すようなＲＲＥＰ（＝第１情報）を作成して送信する。なお、上記受信したＲＲＥＱには、送信元ノードと、自ノードに届くまでの中継ノードと、が既に格納され、これらが経路情報となっている。上記ＲＲＥＰは、図６に示すように、種別と、送信元ノードと、宛先ノードと、中継ノードと、通信成功率と、から構成されている。ＲＲＥＰ返信部１９は、種別として、ＲＲＥＰであることを示す情報を格納する。送信元ノードとして、受信したＲＲＥＱの送信元ノードのアドレスを格納する。宛先ノードとして、受信したＲＲＥＱの宛先ノードのアドレス（即ち自ノードのアドレス）を格納する。

本実施形態では、ＲＲＥＱの宛先ノードをそのままＲＲＥＰの宛先ノードに格納し、ＲＲＥＥＱの送信元ノードをそのままＲＲＥＰの送信元ノードに格納している。このため、ＲＲＥＰの宛先ノードが請求項中の第１情報（ＲＲＥＰ）の送信元ノードに相当し、ＲＲＥＰの送信元ノードが請求項中の第２情報（ＲＲＥＱ）の送信元ノードに相当する。

また、ＲＲＥＰ返信部１９は、中継ノードとしては、成功率テーブル１５に格納されている隣接ノードの１つを次のノードとして選んでそのアドレスを格納する。通信成功率としては、成功率テーブル１５から次のノードとして中継ノードに格納したノードの通信成功率を書き込む。

ＲＲＥＰ返信部１９は、基本的には成功率テーブル１５に格納されている全ての隣接ノードを次のノードとしたＲＲＥＰを各々作成するが、ＲＲＥＱの送信元ノードが隣接ノードであった場合、その送信元ノードよりも通信成功率が低い隣接ノードを次のノードとしたＲＲＥＰは作成しない。

ＲＲＥＰ転送部２０は、一番後ろの中継ノードに自ノードのアドレスが書き込まれた、即ち次のノードが自ノードとなっているＲＲＥＰを受信すると、成功率テーブル１５に記憶された隣接ノードの１つを次のノードとして選んでそのアドレスを中継ノードの一番後ろに書き込むと共に、受信したＲＲＥＰの通信成功率に次のノードの通信成功率を乗じた通信成功率を含んだ新たなＲＲＥＰを作成して、転送する。ＲＲＥＰ転送部２０も、基本的には成功率テーブル１５に格納されている全ての隣接ノードを次のノードとしたＲＲＥＰを作成するが、ＲＲＥＰの送信元ノードが隣接ノードであった場合、その送信元ノードよりも通信成功率が低い隣接ノードを次のノードとしたＲＲＥＰは作成しない。

経路情報取得部２１は、送信元ノード及び次のノードが自ノードになっているＲＲＥＰを受信すると、ＲＲＥＰに含まれる経路情報（宛先ノード、中継ノード）を宛先ノードまでの経路情報として取得し、その経路情報とＲＲＥＰに書き込まれた通信成功率とを関連付けてルーティングテーブル２３に格納する。データ送受信部２２は、Ｉ／Ｆ２５を介して図示しないアプリケーションに接続されていて、そのアプリケーションから送信データが発生すると、ルーティングテーブル２３からその送信データの宛先ノードへの経路情報を選択して、その経路情報を付加した送信データを通信ユニット１１から送信する。このとき、データ送受信部２２は、１つの宛先ノードに対する経路情報が複数あるとき通信成功率が最も高い経路情報を選択する。各ノード１〜８は、定期的にＲＲＥＱの送信を行い、経路情報の取得を繰り返している。これにより、各ノード１〜８は、他のノードまでの最新の経路情報を把握することができる。

次に、これらＲＲＥＱ送信部１７、ＲＲＥＱ転送部１８、ＲＲＥＰ返信部１９、ＲＲＥＰ転送部２０、経路情報取得部２１及びデータ送受信部２２の動作を、図１のネットワーク形態を例に、説明する。ここではノード３からノード８への通信する際の、通信ルート決定の手順を示す。なお、各ノード１〜８は、これまでに成功率確認が行われており、図１に示すような直接通信可能なノードとの通信成功率を各ノードが保有している。

まず、ノード３のＲＲＥＱ送信部１７が、送信元ノードをノード３、宛先ノードをノード８としたＲＲＥＱを送信する。ＲＲＥＱの伝達の詳細は、背景技術でも説明しているため、ここでは詳細な説明を省略する。

宛先ノードが自ノードであるＲＲＥＱを受信したノード８のＲＲＥＰ返信部１９は、これに応じてＲＲＥＰを作成し返信する。ノード８のＲＲＥＰ返信部１９は、ＲＲＥＰの送信元ノードにＲＲＥＱの送信元ノードであるノード３を格納すると共に、ＲＲＥＰの宛先ノードにＲＲＥＱの宛先ノードであるノード８を格納する。また、ノード８のＲＲＥＰ返信部１９は、次のノードとして過去の通信結果より、隣接ノード７を選択し、中継ノードとして書き込む。さらに、ノード８のＲＲＥＰ返信部１９は、次のノードとして選択されたノード７への通信成功率を書き込む。このとき、ＲＲＥＰには、ノード７への通信成功率１００％を書き込む。つまり、図７に示すように、このとき作成されるＲＲＥＰ₁のフレーム構成としては、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／ブランク／通信成功率１００％となる。

ノード８から上記ＲＲＥＰ₁が送信されると、ノード７がこれを受信する。ノード７のＲＲＥＰ転送部２０は、次のノード（中継ノードの一番後ろ）に自ノードが書き込まれているＲＲＥＰ₁を受信すると、新たなＲＲＥＰを作成し、送信する。ノード７では、隣接ノードが３、５、６の３つ存在する（隣接ノード８はＲＲＥＰ₁の宛先ノードであるため除く）。それぞれの通信成功率は、７０％、９５％、９０％である。ノード８から受信したＲＲＥＰ₁に格納された送信元ノードはノード３であり、ノード７の隣接ノードに含まれているために先ず、ノード７のＲＲＥＰ転送部２０は、ノード３を次のノードとして選択し、中継ノードに書き込む。さらに、ノード７のＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰ₁の通信成功率１００％に次のノードとして選択されたノード３の通信成功率７０％を乗じて、その値を通信成功率に上書きする。これにより作成されたＲＲＥＰ₂のフレーム構成としては、図７に示すように、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード３／ブランク／通信成功率７０％となる。

また、ノード７のＲＲＥＰ転送部２０は、送信元ノード３の通信成功率よりも他の隣接ノード５、６の通信成功率の方が高い為、ノード５、６を次のノードとして順次選択し、中継ノードとして書き込む。さらに、ノード７のＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰの通信成功率１００％に次のノードとして選択されたノード５、６の通信成功率９５％、９０％を乗じて、その値を通信成功率に上書きする。これにより、ノード５を次のノードとしたＲＲＥＰ₃のフレーム構成としては、図７に示すように、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード５／ブランク／通信成功率９５％となり、ノード６を次のノードとしたＲＲＰＥ₄のフレーム構成は、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード６／ブランク／通信成功率９０％となる。ノード７のＲＲＥＰ転送部２０は、作成した３つのＲＲＥＰ₂、₃、₄を順次送信する。

ノード７から３つのＲＲＥＰ₂、₃、₄が送信されると、ノード３、５、６、７、８がこれらを受信する。ノード８は、次のノードが自ノードでないＲＲＥＰ₂、₃、₄全てを無視する。ノード３は、次のノードが自ノードでないＲＲＥＰ₃、₄は無視する。ノード３の経路情報取得部２１は、送信元ノード及び次のノードが自ノードであるＲＲＥＰ₂を受信すると、そのＲＲＥＰ₂に含まれる経路情報を宛先ノード８の経路情報として取得する。ここでは、ＲＲＥＰ₂に書き込まれている宛先ノード、中継ノードからノード３→ノード７→ノード８を経路情報として、７０％を通信成功率として取得し、これをルーティングテーブル２３に記憶させる。従来のダイナミックルーティングでは、通信成功率を含まずここまででルート決定される。

また、ノード７から３つのＲＲＥＰ₂、₃、₄が送信されると、ノード５がこれらを受信する。ノード５は、次のノードが自ノードでないＲＲＥＰ₂、₄は無視する。ノード５のＲＲＥＰ転送部２０は、次のノードに自ノードが書き込まれているＲＲＥＰ₃を受信すると、新たなＲＲＥＰを作成し、送信する。ノード５では、隣接ノードが２、３の２つ存在する（隣接ノード７はＲＲＥＰ₁の中継ノードに既に書き込まれているため除く）。それぞれの通信成功率は、６０％、７５％である。ノード７から受信したＲＲＥＰ₃に格納された送信元ノードはノード３であり、ノード５の隣接ノードに含まれているために先ず、ノード５のＲＲＥＰ転送部２０は、ノード３を次のノードとして選択し、中継ノードに書き込む。さらに、ノード５のＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰ₃の通信成功率９５％に次のノードとして選択されたノード３の通信成功率７０％を乗じて、その値を通信成功率に上書きする。これにより作成されたＲＲＥＰ₅のフレーム構成としては、図７に示すように、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード５／中継ノード３／ブランク／通信成功率７１．２５％（＝９５％×７５％）となる。

また、ノード５のＲＲＥＰ転送部２０は、隣接ノード２については、送信元ノード３の通信成功率よりも低く、ノード２を経由することの有用性が見込めないため、ノード２に対するＲＲＥＰの送信をしない。

ノード５からＲＲＥＰ₅が送信されると、ノード２、３、７がこれを受信する。ノード２、７は、次のノードの自ノードが書き込まれていないＲＲＥＰ₅を無視する。ノード３の経路情報取得部２１は、送信元ノード及び次のノードが自ノードであるＲＲＥＰ₅を受信すると、そのＲＲＥＰ₅に含まれる経路情報を宛先ノード８の経路情報として取得する。ここでは、ＲＲＥＰ₅に書き込まれている宛先ノード、中継ノードからノード３→ノード５→ノード７→ノード８を経路情報として、７１．２５％を通信成功率として取得し、これをルーティングテーブル２３に記憶させる。

また、ノード７から３つのＲＲＥＰ₂、₃、₄が送信されると、ノード６もこれらを受信する。ノード６は、次のノードが自ノードでないＲＲＥＰ₂、₃は無視する。ノード６のＲＲＥＰ転送部２０は、次のノードに自ノードが書き込まれているＲＲＥＰ₄を受信すると、新たなＲＲＥＰを作成し、送信する。ノード６では、隣接ノードが２、３の２つ存在する（隣接ノード７はＲＲＥＰ₄の中継ノードとして既に書き込まれているため除く）。それぞれの通信成功率は、１００％、９５％である。ノード７から受信したＲＲＥＰ₄に格納された送信元ノードはノード３であり、ノード６の隣接ノードに含まれているために先ず、ノード６のＲＲＥＰ転送部２０は、ノード３を次のノードとして選択し、中継ノードに書き込む。さらに、ノード６のＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰ₄の通信成功率９０％に次のノードとして選択されたノード３の通信成功率９５％を乗じて、その値に通信成功率を上書きする。これにより作成されたＲＲＥＰ₆のフレーム構成としては、図７に示すように、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード６／中継ノード３／ブランク／通信成功率８５．５％（＝９０％×９５％）となる。

また、ノード６のＲＲＥＰ転送部２０は、送信元ノード３の通信成功率よりも他の隣接ノード２の通信成功率の方が高い為、ノード２を次のノードとして選択し、中継ノードとして書き込む。さらに、ノード６のＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰ₄の通信成功率９０％に次のノードとして選択されたノード２の通信成功率１００％を乗じ、その値に通信成功率を上書きする。これにより作成されたＲＲＥＰ₇のフレーム構成としては、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード６／中継ノード２／ブランク／通信成功率９０％となる。ノード６のＲＲＥＰ転送部２０は、作成した２つのＲＲＥＰ₆、₇を順次送信する。

ノード６から２つのＲＲＥＰ₆、₇が送信されると、ノード２、３、７がこれらを受信する。ノード７は、次のノードの自ノードが書き込まれていないＲＲＥＰ₆、₇を無視する。ノード３は、次のノードが自ノードでないＲＲＥＰ₇は無視する。ノード３の経路情報取得部２１は、送信元ノード及び次のノードが自ノードであるＲＲＥＰ₇を受信すると、そのＲＲＥＰ₅に含まれる経路情報を宛先ノードの経路情報として取得する。ここでは、ＲＲＥＰ₇に含まれる宛先ノード、中継ノードからノード３→ノード６→ノード７→ノード８を経路情報として、８５．５％を通信成功率として取得し、これをルーティングテーブル２３に記憶させる。

また、ノード６から２つのＲＲＥＰ₆、₇が送信されると、ノード２もこれを受信する。ノード２は、次のノードが自ノードでないＲＲＥＰ₆は無視する。ノード２のＲＲＥＰ転送部２０は、次のノードが自ノードであるＲＲＥＰ₇を受信すると、新たなＲＲＥＰを作成し、送信する。ノード２では、隣接ノードが３、５の２つ存在する（隣接ノード６は既に中継ノードに書き込まれているため除く）。それぞれの通信成功率は、１００％、６０％である。ノード６から受信したＲＲＥＰ₇に格納された送信元ノードはノード３であり、ノード２の隣接ノードに含まれているために先ず、ノード２のＲＲＥＰ転送部２０は、ノード３を次のノードとして選択し、中継ノードに書き込む。さらに、ノード２のＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰ₇の通信成功率９０％に次のノードとして選択されたノード３の通信成功率１００％を乗じ、その値に通信成功率を上書きする。これにより作成されたＲＲＥＰ₈のフレーム構成としては、図７に示すように、ＲＲＥＰ／送信元ノード３／宛先ノード８／中継ノード７／中継ノード６／中継ノード２／中継ノード３／ブランク／通信成功率９０％となる。

ノード２から２つのＲＲＥＰ₈が送信されると、ノード３、５、６がこれらを受信する。ノード５、６は、次のノードの自ノードが書き込まれていないＲＲＥＰ₈を無視する。ノード３の経路情報取得部２１は、送信元ノード及び次のノードが自ノードであるＲＲＥＰ₈を受信すると、そのＲＲＥＰ₈に含まれる経路情報を宛先ノードの経路情報として取得する。ここでは、ＲＲＥＰ₈に含まれる宛先ノード、中継ノードからノード３→ノード２→ノード６→ノード７→ノード８を経路情報として、９０％を通信成功率として取得し、これをルーティングテーブル２３に記憶させる。

以上、ノード３は、図７に示すように、通信成功率７０％のノード３→ノード７→ノード８、通信成功率７１．２５％のノード３→ノード５→ノード７→ノード８に加えて、通信成功率８５．５％のノード３→ノード６→ノード７→ノード８、通信成功率９０％のノード３→ノード２→ノード６→ノード７→ノード８の経路情報を得、ここからノード３のデータ送受信部２２が通信成功率の最も高いノード３→ノード２→ノード６→ノード７→ノード８をルートして選択する。以上の手順で、各ノード１〜８は他ノードまでの最適な経路情報の取得ができる。この経路情報構築は、通信成功率情報の獲得よりも長い時間間隔で適宜行う（即ち、第１タイマ１６がカウントする第１所定時間＜第２タイマ２４がカウントする第２所定時間となる）。次に、アプリケーションにおいて、データ通信要求が発生したとき、データ送受信部２２が、以上で選択されたルートに従って、データ通信を行う。

また、各部１７〜２３は、図示しないＣＰＵなどにより構成され、ＣＰＵが行う図８に示す経路情報取得処理により実行されている。この経路情報取得処理について、説明すると、まず、ＣＰＵは、第２タイマ２４が第２所定時間をカウントする毎に（ステップＳ１０でＹ）、図５に示すＲＲＥＱを順次送信する（ステップＳ１１）。第２タイマ２４による第２所定時間のカウントがまだ終わっていない間は（ステップＳ１０でＮ）、ＣＰＵは、他のノードからのＲＲＥＱを受信したか否かを判定する（ステップＳ１２）。受信したＲＲＥＱの宛先ノードが自ノードであれば（ステップＳ１２でＹ、かつ、Ｓ１３でＹ）、ＣＰＵは、ＲＲＥＰを返信する（ステップＳ１４）。一方、受信したＲＲＥＱの宛先ノード、中継ノードの何れにも自ノードがなければ（ステップＳ１２でＹ、Ｓ１３でＮ、かつ、Ｓ１５でＮ）、ＣＰＵは、中継ノードに自ノードを加えたＲＲＥＱを転送した後（ステップＳ１６）、ステップＳ１０に戻る。

また、ＣＰＵは、ＲＲＥＰを受信すると（ステップＳ１７でＹ）、ＲＲＥＰの次のノード及び送信元ノードが自ノードであれば（ステップＳ１８でＹ）、そのＲＲＥＰの経路情報と成功率をルーティングテーブル２３に格納した後（ステップＳ１９）、ステップＳ１０に戻る。一方、ＣＰＵは、ＲＲＥＰの次のノードに自ノードがあり送信元ノードが自ノードでなければ（ステップ１８でＮかつステップＳ２０でＹ）、成功率テーブル１５に記憶された複数の隣接ノードから次のノードを決定して（ステップＳ２１）、ＲＲＥＰを転送した後（ステップＳ２２）、ステップＳ１０に戻る。

上述した実施形態によれば、各ノード１〜８において、通信確認パケット送信部１２が間欠的に通信確認パケットの送信を行い、ビットエラー検出部１３が他のノードから受信した通信確認パケットのビットエラーを検出し、通信成功率演算部１４が、その検出結果に基づいて隣接ノードとの通信成功率を演算する。また、各ノード１〜８において、ＲＲＥＰ返信部１９が、成功率テーブル１５に記憶された隣接ノードの１つを次のノードとした経路情報及び次のノードの成功率を含んだＲＲＥＰを送信し、ＲＲＥＰ転送部２０が、次のノードが自ノードとなっているＲＲＥＰの受信に応じて、成功率テーブル１５に記憶されたノードの１つを次のノードとした経路情報及び次のノードの成功率を含んだ新たなＲＲＥＰを転送する。また、各ノード１〜８においては、経路情報取得部２１が、ＲＲＥＰに含まれる経路情報をそのＲＲＥＰの宛先ノードの経路情報として取得し、データ送受信部２２が、１つの宛先ノードに対する経路情報が複数取得されたときＲＲＥＰに含まれる成功率が最も高い経路情報を選択する。従って、ビットエラー検出結果に応じた通信成功率が高い最適な経路情報を選択することができる。しかも、ノード１〜８が、間欠的に成功率データを送信しているため、送信する毎に最新の成功率を求めることができ、データ送信時に成功率を求める必要がなく通信時間の短縮を図ることができる。

また、上述した実施形態によれば、間欠的に通信確認パケット、ＲＲＥＰ、ＲＲＥＱの送信が行われているため、車両内で電波環境が変化するような状況にも対応可能である。また、通信の開始時には最適な経路が判明しているため、通信要求時に即通信開始できる。さらに、経路を求めるための時間制約が、通信に依存せず、効率よく経路を求めることができる。

また、上述した実施形態では、ＲＲＥＰを転送する際に次のノードの通信成功率を付加するため、隣接ノードとの通信成功率のみで、ネットワーク全体の最適な通信成功率が分かる。

上述した実施形態によれば、各ノード１〜８の通信成功率演算部１４が、ビットエラー検出部１３によりビットエラーが検出さなければ通信成功と判定し、通信成功と判定した回数に基づいて通信成功率を演算する。従って、通信成功回数により通信成功率を求めることができ、より一層最適な経路情報を選択することができる。

上述した実施形態によれば、ＲＲＥＰ転送部２０が、受信したＲＲＥＰの通信成功率に次のノードの通信成功率を乗じて、その乗じた値をＲＲＥＰの通信成功率に上書きする。従って、通信成功率を上書きすることにより、ＲＲＥＰのデータ量を抑えることができる。

上述した実施形態によれば、ＲＲＥＰ返信部１９及びＲＲＥＰ転送部２０が、隣接ノードにＲＲＥＱの送信元ノードが含まれている場合、当該送信元ノードの通信成功率よりも低い他のノードを次のノードとしたＲＲＥＰの送信、転送を行わないので、無駄なＲＲＥＰが送信されることない。

なお、上述した実施形態によれば、ＲＲＥＰ返信部１９は、宛先ノードが自ノードのＲＲＥＱの受信に応じてＲＲＥＰを返信していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ＲＲＥＱの送信を行わずに、定期的にＲＲＥＰを送信するようにしてもよい。経路情報取得部２１は、次のノードが自ノードであるＲＲＥＰを受信すると、そのＲＲＥＰに含まれる経路情報をＲＲＥＰの送信元ノードの経路情報として取得する。

また、上述した実施形態によれば、ＲＲＥＰ転送部２０は、受信したＲＲＥＰの通信成功率に次のノードの通信成功率を乗じて、乗じた値にＲＲＥＰの通信成功率を上書きしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、ＲＲＥＰ転送部２０は、上書きせずに、単に次のノードの成功率を付加するだけでもよい。そして、ＲＲＥＰを最終的に受信するノード（上記例ではノード３）が、ＲＲＥＰに含まれる複数の成功率を乗じてその経路の成功率を求めるようにしてもよい。

また、ＲＲＥＱ、ＲＲＥＰのフレーム構成は、上述した実施形態に限定されるものではない。

上述した実施形態では、通信確認用に専用の通信確認パケットを送信しているが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、他のノード間で授受されているデータを受信し、当該データのビットエラーコードなどからビットエラーを検出して、これを通信成功率の計算に充当することも考えられる。例えば、図１に示すノード５とノード２が通信しているとき、ノード３も、ノード５からのデータを受信できるが、ノード３は、受信したデータがノード２宛であるためこれを無視する。本実施形態では、ノード３が、自ノード宛でないデータを受信したとき、そのデータのエラーチェックコードを利用してビットエラーを検出し、それをノード５との通信成功率の算出に流用する。

また、上述した実施形態では、通信確認パケットをブロードキャストしているが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、通信確認パケットに宛先ノードを付加して、宛先ノードとのユニキャストとしてもよい。

また、本実施形態では、定期的に経路情報を求めるＲＲＥＱを送信していたが、本発明はこれに限ったものではない。定期的に行う以外、通信確認パケットの受信で、成功率の変化がある毎にＲＲＥＱを送信するようにしてもよい。そして、このＲＲＥＱの受信をきっかけに、他のノードも経路情報を更新するためのＲＲＥＱの送信を開始するなどしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１〜８ ノード
１０ 通信システム
１２ 通信確認パケット送信部（通信確認情報送信部）
１３ ビットエラー検出部（ビットエラー検出手段）
１４ 通信成功率演算部（通信成功率演算手段）
１５ 成功率テーブル（記憶手段）
１７ ＲＲＥＱ送信部（第２送信手段）
１８ ＲＲＥＱ転送部（第２転送手段）
１９ ＲＲＥＰ返信部（第１送信手段）
２０ ＲＲＥＰ転送部（第１転送手段）
２１ 経路情報取得部（経路情報取得手段）
２２ データ送受信部（経路情報選択手段）

Claims (5)

1. 互いに無線通信を行う複数のノードを備えた通信システムにおいて、
   前記ノードが各々、
   間欠的に通信確認情報を送信する通信確認情報送信手段と、
   他のノードから受信した通信確認情報のビットエラーを検出するビットエラー検出手段と、
   前記ビットエラー検出手段の検出結果に基づいて直接通信可能な他のノードとの通信成功率を演算する通信成功率演算手段と、
   前記通信成功率演算手段により演算した結果に基づいて前記直接通信可能な他のノードと、当該他のノードに対応する前記通信成功率と、を関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された直接通信可能なノードの１つを次のノードとした経路情報及び当該次のノードの通信成功率を含んだ第１情報を送信する第１送信手段と、
   前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記記憶手段に記憶されたノードの１つを次のノードとした経路情報及び前記次のノードの通信成功率を含んだ新たな第１情報を転送する第１転送手段と、
   前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記第１情報に含まれる経路情報を当該第１情報の送信元ノードの経路情報として取得する経路情報取得手段と、
   １つの送信元ノードに対する経路情報が複数取得されたとき前記第１情報に含まれる成功率が最も高い経路情報を選択する経路情報選択手段と、
   を備えたことを特徴とする通信システム。
2. 前記通信成功率演算手段が、前記ビットエラー検出手段によりビットエラーが検出されなければ通信成功と判定し、当該通信成功と判定した回数に基づいて通信成功率を演算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第１転送手段が、受信した第１情報の通信成功率に前記次のノードの通信成功率を乗じて、その乗じた値を前記第１情報の通信成功率に上書きする
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 宛先ノードに対する経路情報を求めるための第２情報を送信する第２送信手段と、
   前記宛先ノードが自ノードでない第２情報を受信すると、当該第２情報を転送する第２転送手段と、を備え、
   前記第１送信手段が、前記宛先ノードが自ノードである第２情報の受信に応じて、前記第２情報の送信元ノードをさらに含んだ前記第１情報を送信し、前記直接通信可能な他のノードに前記第２情報の送信元ノードが含まれている場合、当該送信元ノードの通信成功率よりも低い他のノードを次のノードとした第１情報の送信は行わず、
   前記第１転送手段が、前記第２情報の送信元ノードが自ノードでない前記第１情報の受信に応じて前記新たな第１情報を転送し、前記直接通信可能な他のノードに前記第２情報の送信元ノードが含まれている場合、当該送信元ノードの通信成功率よりも低い他のノードを次のノードとした第１情報の転送は行わず、
   前記経路情報取得手段は、前記次のノード及び前記第２情報の送信元ノードが自ノードである前記第１情報を受信したときのみ、前記第１情報に含まれる経路情報を当該第１情報の送信元ノードの経路情報として取得する
   ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の通信システム。
5. 通信システムを構成する無線通信可能なノードにおいて、
   間欠的に通信確認情報を送信する通信確認情報送信手段と、
   他のノードから受信した通信確認情報のビットエラーを検出するビットエラー検出手段と、
   前記ビットエラー検出手段の検出結果に基づいて直接通信可能な他のノードとの通信成功率を演算する通信成功率演算手段と、
   前記通信成功率演算手段により演算した結果に基づいて前記直接通信可能な他のノードと、当該他のノードに対応する前記通信成功率と、を関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された直接通信可能なノードの１つを次のノードとした経路情報及び当該次のノードの通信成功率を含んだ第１情報を送信する第１送信手段と、
   前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記記憶手段に記憶されたノードの１つを次のノードとした経路情報及び前記次のノードの通信成功率を含んだ新たな第１情報を転送する第１転送手段と、
   前記次のノードが自ノードとなっている第１情報の受信に応じて、前記第１情報に含まれる経路情報を当該第１情報の送信元ノードの経路情報として取得する経路情報取得手段と、
   １つの送信元ノードに対する経路情報が複数取得されたとき前記第１情報に含まれる成功率が最も高い経路情報を選択する経路情報選択手段と、
   を備えたことを特徴とするノード。

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