JP2007036517A - 無線通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチホップ無線通信システムにおいて、連続してパケットを送信する場合に、中継端末によって中継される信号に起因して発生する信号の干渉を抑制してパケットロスの発生を防止する。
【解決手段】 本発明にかかる無線通信端末は、通信先の無線通信端末までのHop数を予め記憶しており、通信先の無線通信端末に対してパケットを送信する際に、通信先の無線通信端末までのHop数に基づいて、無線通信端末によって送信されたパケットが通信先の無線通信端末に到達する時間を送信間隔と決定し、決定した送信間隔に従ってパケットを送信し、また、通信先の無線通信端末までのHop数が所定数以上の場合は、所定の送信間隔でパケットを送信する。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の無線通信端末を中継してマルチホップ無線通信を行う無線通信端末に関し、特に、連続してパケットを送出する際の送信制御技術に関する。

従来、送信元の無線通信端末（以下「送信元端末」という）と送信先の無線通信端末（以下「送信先端末」という）との間に複数の中継端末を備え、この中継端末が信号の中継を行うことで送信元端末と送信先端末とが無線通信を行うマルチホップ無線通信システムが知られている。
このマルチホップ無線通信システムにおいて、中継端末がパケットを中継する際の伝送遅延を低減し、スループットを向上させることのできる無線パケット中継方法が下記の特許文献１に開示されている。特許文献１記載の無線パケット中継方法によると、データパケットを送信する前に、回線予約パケットをなるべく先に中継し、無線中継回線をあらかじめ予約しておくことによって、パケットの中継遅延を低減することが可能とされている。
特開２００３−２５８６９７号公報

しかしながら、上述の構成を備えるマルチホップ無線通信システムは、パケットの中継遅延を低減することは可能であるが、例えば監視カメラが映像データを逐次出力して監視センターへ中継端末を介して送信する場合のように、送信元端末がパケットを連続して送信すると、中継端末によって中継され送出された信号が、送信元端末から後続して送出される信号と干渉を引き起こしたり、また、各中継端末によって中継され送出される信号が相互に干渉したりすることでパケットロスが発生するという問題がある。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、マルチホップ無線通信システムにおいて、送信先端末に対して連続してパケットを送信する場合に、従来と比べてパケットロスの発生を抑制して送信先端末と高品質の通信を行うことが可能な無線通信端末を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる無線通信端末は、略直線状に配置された１以上の中継端末を順次介するマルチホップ無線通信によって、通信先の無線通信端末との間でパケット通信を行う無線通信端末であって、アンテナと、前記アンテナを介して信号の送受信を行う通信手段と、無線通信端末ごとに、その無線通信端末との間に介在する中継端末の数を記憶する記憶手段と、前記通信先の無線通信端末との間に介在する中継端末の数に基づいて、パケットの送信間隔を決定する決定手段とを備え、前記通信手段は、通信先の無線通信端末とのパケット通信を開始すると、決定した送信間隔をあけてパケットの通信を行うよう制御することを特徴とする。

ここで、略直線状に配置されたとは、各端末が、無線通信経路上において論理的に隣接する端末とのみ無線通信を行い、隣接しない端末へはパケットが無線通信されないことをいう。つまり、各端末が、物理的に略直線状に配置されていることを意味するものではない。

上述の構成を備える無線通信端末は、通信先の無線通信端末との通信に要する中継端末の数に基づいて決定した送信間隔をあけて、パケットを逐次送信する。
各無線通信端末から送出された信号が相互に干渉することによる悪影響は、各々の無線通信端末間の距離が近いほど大きくなる。また、無線通信端末から送出された信号が、中継端末による中継を介して各無線通信端末によって受信されるまでの時間は、介在する中継端末の数に依存する。これは、信号が空間を伝播する時間に比べると、各中継端末が中継処理に要する時間と、中継処理を行って信号を無線送信する期間との和である中継時間の方が通常はるかに大きいためである。

したがって、通信先の無線通信端末との間に介在する中継端末の数に基づいて決定した送信間隔をあけてパケットを送信することで、従来と比べて、中継端末によって中継され送出された信号が、送信元端末から後続して送出される信号と干渉することによる悪影響を低減することができ、これにより、パケットロスの発生頻度を従来と比べて小さくすることができる。

例えば、重大な証拠画像ともなりうる監視カメラの映像を、逐次パケットとして送信する場合のように、パケットロスの発生が許容できない場合においても、パケットロスの発生頻度を低減することができる。
また、前記記憶手段は、さらに、自端末から各無線通信端末までの距離と、最長送信間隔とを予め記憶しており、前記決定手段は、記憶している前記距離が所定距離以上である無線通信端末との通信にかぎり、記憶している最長送信間隔を、前記送信間隔と決定することとしてもよい。

送信元端末と中継端末との間の距離が大きくなるにつれて、中継端末によって中継され送出された信号が送信元端末から後続して送出される信号へ及ぼす悪影響が小さくなる。
したがって、上述の構成を備える無線通信端末は、信号を送信してから、自端末から所定距離離れていて中継信号と干渉してもパケットロスを生じない中継端末によって信号が中継されるまでの時間を最長送信間隔として記憶しておき、所定距離以上離れている端末との通信における送信間隔を前記最長送信間隔とすることで、パケットロスの発生を抑制しつつ、所定距離以上離れている端末との通信における送信間隔をできるだけ短くすることができる。

また、前記中継端末は、略等間隔に配置されており、前記記憶手段は、さらに、最長送信間隔を予め記憶しており、前記決定手段は、記憶している前記中継端末の数が所定数以上である無線通信端末との通信にかぎり、記憶している最長送信間隔を、前記送信間隔と決定することとしてもよい。
上述の構成を備える無線通信端末は、中継端末が略等間隔に配置されているので、通信先の無線通信端末との間に介在する中継端末の数から、通信先の無線通信端末との間のおおよその距離を判断することができる。

したがって、記憶手段に通信先の無線通信端末までの距離を記憶させることなく、所定距離以上離れている端末との通信における送信間隔を最長送信間隔とすることで、自端末から所定距離以上離れている端末との通信における送信間隔をできるだけ短くすることができる。
また、前記無線通信端末は、他端末へ宛てて送信されたパケットを受け付けて中継する中継処理機能付き無線通信端末であり、前記中継処理を行うときに、一のパケットの中継処理を開始してから完了するまでの時間である中継時間を計時する計時手段と、計時した中継時間を保持する保持手段を備え、前記決定手段は、通信先の無線通信端末との間でパケット通信を行うときに、保持している前記中継時間と、記憶している前記中継端末の数との積に基づいて、前記送信間隔を決定することとしてもよい。

信号が空間を伝搬する時間に比べると、中継端末による中継処理に要する時間の方が通常はるかに大きいため、パケットが通信先の無線通信端末に到達するまでの時間は、中継処理に要する時間と、中継端末の数とに影響される。
ここで、上述の構成を備える無線通信端末は、パケットを中継する中継機能を有し、自端末が中継処理に要した時間を計時するので、実際の中継処理に要した時間と、中継端末の数とに基づいて送信間隔を決定することができる。

したがって、必要以上に大きいかまたは小さい間隔を送信間隔と決定する事態を回避することができ、パケットロスの発生量が許容範囲内となる最小の間隔を送信間隔として決定することができる。
また、前記通信手段は、異なるデータサイズのパケットの送受信を行い、前記決定手段は、パケットのデータサイズに応じた値であるパケット送出時間と、記憶している前記中継端末の数との積に基づいて、前記送信間隔を決定することとしてもよい。

上述の構成を備える無線通信端末は、異なるデータサイズのパケットによって通信を行い、パケットサイズに応じて送信間隔を決定する。
パケットのデータサイズが大きくなるほど中継端末によるパケットの中継処理に要する時間が大きくなるので、パケットのデータサイズに応じて送信間隔を決定することにより、本発明にかかる無線通信端末は、パケットのデータサイズを考慮しないで送信間隔を決定する場合に比べて、データサイズに応じた最小の間隔を送信間隔とすることができる。

また、前記無線通信端末は、他端末へ宛てて送信されたパケットを受け付けて中継する中継処理機能付き無線通信端末であり、略直線状に配置された各端末を順次介してパケット通信を行うマルチホップ無線通信システムを構成し、前記マルチホップ無線通信システムは、前記中継処理機能付き無線通信端末であって、さらに、複数の周波数チャネルを用いて通信を行う機能を有し、前記中継処理を行うときに、受け付けた信号の周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを用いて他端末へ宛てて送信するマルチチャネル端末を含み、前記無線通信端末の前記記憶手段は、さらに、前記マルチチャネル端末との間に介在する中継端末の数と、最長送信間隔とを予め記憶しており、前記決定手段は、前記通信先の無線通信端末との間に介在する中継端末の数が、記憶している前記マルチチャネル端末との間に介在する中継端末の数以上のときに限り、記憶している最長送信間隔を前記送信間隔と決定することとしてもよい。

これにより、マルチチャネル端末を経由して通信を行う場合、マルチチャネル端末によって信号の周波数が変換される。マルチチャネル端末によって中継される前の信号と、中継された後の信号は周波数が異なるので、中継後の信号が、周波数の異なる中継前の信号に与える影響は、パケットロスを生じるほどには大きくならない。
したがって、マルチチャネル端末を経由して通信を行う場合は、パケットを送信してからマルチチャネル端末によって受け付けられるまでの時間を最長送信間隔として予め記憶しておき、最長送信間隔をあけてパケットを逐次送信し、マルチチャネル端末によって信号の周波数を切り替えてパケットの中継を行うことで、中継端末によって送出される信号に起因するパケットロスの発生を抑制しつつ、パケットの送信間隔を可能な限り小さくすることができる。

また、前記無線通信端末は、さらに、通信先の無線通信端末から自端末に対するパケットの送信開始を要求する送信開始要求パケットを、前記通信先の無線通信端末に宛てて送信して通信を開始し、前記通信の停止を要求する送信停止要求パケットを送信して前記通信を停止する端末制御手段と、他端末から自端末へ宛てて送信されたパケットの受信間隔を計測する計測手段と、計測した受信間隔を示す受信間隔情報を保持する保持手段とを備え、前記端末制御手段が前記送信開始要求パケットを送信して前記通信を開始すると、前記計測手段によって前記受信間隔を計測し、前記端末制御手段が前記送信停止要求パケットを送信するときに、保持している前記受信間隔情報を含めて前記送信停止要求パケットを送信し、前記記憶手段は、他端末から受信した送信停止要求パケットに含まれている前記受信間隔情報を、前記他端末と対応づけて記憶し、前記決定手段は、前記記憶手段が前記受信間隔情報を記憶している無線通信端末との通信に限り、記憶している前記受信間隔情報と略同一になるよう前記送信間隔を決定することとしてもよい。

これにより、送信先端末によるパケットの受信間隔を送信元端末へと通知するので、送信元端末は、送信先端末によるパケットの受信間隔に変動がある場合であっても、パケットロスを発生しないように、パケットの送信間隔を自動的に調整することができる。
例えば送信先端末との通信経路に何らかの障害が発生してパケットの到達時間が大きくなった場合でも、パケットの到達時間が大きくなった後のパケットの受信間隔を送信先端末から受け付けることで、送信元端末は、送信先端末のパケット受信間隔にあわせて送信間隔を大きくしてパケットロスの発生を抑制することができる。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態にかかる無線通信端末およびマルチホップ無線通信システムについて図面を用いて説明する。
＜概要＞
本発明にかかる無線通信端末１０００は、他端末から送信されたパケットを中継する中継機能を有し、図１に示す本発明の実施の形態１にかかるマルチホップ無線通信システムの概観図に表されているように、略直線状に、略等間隔に配置された複数の無線通信端末１０００（無線通信端末１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃ、・・・）を順次介して通信先の無線通信端末とパケット通信を行うマルチホップ無線通信システムを構成している。

ここで、略直線状に配置されているとは、各無線通信端末が、無線通信経路上において論理的に隣接する無線通信端末とのみ無線通信を行い、隣接しない無線通信端末へはパケットが無線通信されないことをいう。つまり、各無線通信端末が、物理的に略直線状に配置されていることを意味するものではない。
同図の例で言うと、無線通信端末１０００ｃは、無線通信端末１０００ｂおよび無線通信端末１０００ｄとのみ無線通信を行うが、無線通信端末１０００ａや無線通信端末１０００ｅ等とは、直接無線通信を行うのではなく、各無線通信端末の中継機能を用いて通信を行う。

したがって、各無線通信端末は、必ずしも物理的に略直線状に配置されているわけではなく、例えば遮蔽物などにより無線通信端末１０００ｃから無線通信端末１０００ｅへの無線通信路が形成されなければ、各無線通信端末の配置は、途中で折れ曲がっていてもよい。
なお、本発明にかかるマルチホップ無線通信システムは、例えば監視カメラによって撮影された映像を、遠方の監視センターによって監視する監視システムなどであり、監視カメラは、他端末による中継機能を利用して、複数のパケットからなる映像データを監視センターへ宛てて逐次送信する。各端末は略５０メートル間隔で配置されているものとする。

また、映像データは画像データと音声データとの２種類のデータからなり、画像データは１５００バイト長のパケットとして送信され、音声データは１００バイト長のパケットとして送信されるものとする。
＜構成＞
図２は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信端末１０００の機能ブロック図である。

同図に示すように、無線通信端末１０００は、アンテナ１０１と、送受信部１０２と、記憶部１０３と、制御部１１０とを備え、制御部１１０は、パケット受付部１１１と、中継処理部１１２と、アプリケーション部１１３と、送信キュー１１４と、送信制御部１１５と、中継時間計測部１１６とを含む。
アンテナ１０１は、所定周波数の電波の送受信を行う。

送受信部１０２は、信号の変復調および送受信を行う回路である。受信し復調した信号を制御部１１０へ出力し、制御部１１０から受け付けた信号を変調してアンテナ１０１を介して送信する。
記憶部１０３は、メモリであり、経路表３００や、送信間隔表５００などを記憶している。経路表３００と送信間隔表５００については図面を用いて後述する。

制御部１１０は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）等を備え、ROMに格納されているプログラムに従って、パケットの送信間隔を決定する処理や、送信データを生成して送信する処理や、他端末から送信されたパケットを中継する中継処理などを制御する。以下、制御部１１０に含まれる各機能ブロックについて詳説する。

パケット受付部１１１は、送受信部１０２から出力された信号を受け付けて、パケットを抽出する。抽出したパケットのパケットヘッダを参照し、パケットが自端末宛てのパケットであれば、アプリケーション部１１３へ出力する。パケットが他端末宛てであり、自端末が中継端末として指定されている中継パケットであれば、中継処理部１１２へ出力する。自端末宛てでもなく、自端末が中継端末として指定されていないパケットは破棄する。

中継処理部１１２は、パケット受付部１１１から中継パケットを受け付けると、パケットのヘッダ書き換えなどの中継処理を行って、送受信部１０２へ出力する。
アプリケーション部１１３は、パケット受付部１１１から受け付けた自端末宛てのパケットを受け付けて所定の処理を行い、また、自端末から他端末へ宛ててパケットを送信する際の処理を行う。パケットを送信する際の処理とは、通信先の無線通信端末との間に介在する無線通信端末の数に基づいて、送信間隔表５００を参照してパケットの送信間隔を決定する処理や、送信データにパケットヘッダを付加して送信パケットを生成する処理などである。

送信キュー１１４は、アプリケーション部１１３によるパケットの入力を受け付けて、アプリケーション部１１３が生成した送信パケットを保持する。
送信制御部１１５は、アプリケーション部１１３によって決定された送信間隔をあけて、送信キュー１１４に保持されているパケットを送信する処理を制御する。
中継時間計測部１１６は、カウンタを備え、中継処理部１１２がパケットの中継処理を開始してから終了するまでの時間を計測し、計測した時間を保持する。

＜データ＞
図３は、記憶部１０３に記憶されている経路表３００を示す図である。
同図に示すように、経路表３００は、送信先端末３１と、送信先アドレス３２と、中継先アドレス３３と、Hop数３４とを含む。
送信先端末３１は、パケット通信を行う通信先の無線通信端末の名称を示す。

送信先アドレス３２は、パケット通信を行う通信先の無線通信端末のアドレスを示す。例えば、IPv4やIPv6などのアドレス体系を用いることができる。
中継先アドレス３３は、パケットを中継させる端末のアドレスを示す。
Hop数３４は、通信先の無線通信端末へパケットが到達するまでに経由する経路の数を示す。図１の例で言えば、無線通信端末Aが無線通信端末Bと通信を行う場合は、１つの通信経路を経由するので、Hop数は１である。無線通信端末Aが無線通信端末Eと通信を行う場合は、４つの通信経路を経由するので、Hop数は４である。

次に、パケットヘッダ４００について説明する。
図４は、本発明の無線通信端末が送信するパケットのヘッダ構成を示す図である。
同図に示すように、パケットヘッダ４００は、パケットID４１と、中継元アドレス４２と、中継先アドレス４３と、送信元アドレス４４と、送信先アドレス４５とを含む。
パケットID４１は、無線通信端末が送信する各パケットを互いに識別するための番号である。

中継元アドレス４２は、パケットの中継処理を行った無線通信端末のアドレスを示す。
中継先アドレス４３は、自端末が送信するパケットを中継させる無線通信端末のアドレスを示す。
送信元アドレス４４は、パケット通信を開始した送信元端末のアドレスを示す。
送信先アドレス４５は、送信元端末がパケット通信を行っている通信先の無線通信端末のアドレスを示す。

次に、送信間隔表５００について説明する。
図５は、送信間隔表５００を示す図である。
同図に示すように、送信間隔表５００は、Hop数５１と、送信間隔５２とを含む。
Hop数５１は、無線通信端末までのHop数である。
送信間隔５２は、Hop数５１に示されるHop数である無線通信端末とパケット通信を行う際の、送信間隔の決定方法を示す。

なお、この表は、端末間の距離と、パケット重なりと、SN比（Signal to Noise ratio）との関係に基づいて定められている。
具体的に説明すると、図１７に示す、送信Hop間隔とパケット重なりとＳＮ比との関係表に基づいて、ＳＮ比が許容レベル以上となるようにパケットの送信間隔を決定している。

図１７（ａ）は、距離と受信電力との関係表である。同図（ａ）では、端末の送信電力を５ｍＷとしたときの、端末からの距離と、その距離における伝搬損失と、受信電力とが対応づけて示されている。
また、図１７（ｂ）は、送信Hop間隔とパケット重なりとSN比との関係を示した表で、図１７（ａ）の受信電力から得られた表である。なお、ここでは、各無線通信端末が略５０メートル間隔で、略直線状に配置されているものとしている。

図１７（ｂ）を参照して、許容SN比を１５dB以上とすると、パケット重なりが１つのとき、すなわち２つの無線通信端末が同時に送信した場合は、送信Hop間隔が７以上であれば、SN比は１５dB以上となる。
したがって、信号を送出する無線通信端末が７Hop間隔以上離れていれば、各無線通信端末が同時に信号を送出したとしても、干渉の影響はパケットロスを発生させない程度のレベルであり、許容範囲内と言えるので、７Hop間隔以上離れている無線通信端末とパケット通信を行う場合は、パケットが通信先の無線通信端末に到達するまで待ってから後続するパケットを送信しなくとも、７Hop先の無線通信端末に到達するまで待ってから後続するパケットを送信しても良い。

これにより、所定距離以上離れている無線通信端末とパケット通信を行う場合において、パケットの送信間隔を、パケットロスを起こさない範囲で可能な限り短くすることができる。
例えば、図５の送信間隔表５００を参照すると、７Hop〜１４Hop間隔離れている無線通信端末との通信においては、７Hop先の無線通信端末にパケットが到達する時間を送信間隔としている。

なお、１５〜１６Hop間隔離れている無線通信端末との通信において、送信間隔を８Hop先の無線通信端末にパケットが到達する時間としているのは、このように送信間隔を決定することで、マルチホップ無線通信システム上で２パケットが存在してもパケットロスなどの問題が生じないからである。
＜動作＞
以下、本発明の無線通信端末１０００の動作について説明する。

図６は、制御部１１０がパケットを送信する際の処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、制御部１１０のアプリケーション部１１３は、パケットを送信する処理を開始すると、送信データにパケットヘッダ４００を付加する処理を行う。
パケットヘッダ４００を付加するために、パケットID４１には、送信パケットごとに異なる番号を格納し、中継元アドレス４２には、自端末のアドレスを格納し、中継先アドレス４３には、経路表３００から通信先の無線通信端末と対応づけられている中継先アドレス３３に示されるアドレスを格納し、送信元アドレス４４には自端末のアドレスを格納し、送信先アドレス４５には経路表３００から送信先アドレス３２に示される通信先の無線通信端末のアドレスを格納してパケットヘッダを生成する。生成したパケットヘッダを、送信データに付加してパケットを生成する（ステップＳ６１）。

パケットを生成すると、通信先の無線通信端末までのHop数を経路表３００から取得し、取得したHop数に基づいて送信間隔を決定する（ステップＳ６２）。なお、Hop数は、経路表３００のHop数３４に予め記憶させておき、予め記憶しているHop数３４から取得することとしているが、これとは別に、無線通信端末１０００が無線通信を開始するときに、プロトコルによる経路作成時に中継端末の数を取得することも可能であり、取得して保持した中継端末の数に基づいて送信間隔を決定することとしてもよい。ステップＳ６２の送信間隔決定処理については、後に詳説する。

送信間隔を決定し、生成したパケットを、逐次、送信キュー１１４に格納すると、アプリケーション部１１３に含まれる送信制御部１１５は、逐次生成され、送信キュー１１４に格納されるパケットを、ステップＳ６２において決定した送信間隔をあけて送信するようパケットの送信を制御する（ステップＳ６３）。
すべてのパケットの送信が完了するまで（ステップＳ６４：Ｎ）、決定した送信間隔をあけてパケットを送信する送信制御を行い、すべてのパケットの送信が完了すると（ステップＳ６４：Ｙ）、処理を終了する。

＜送信間隔決定処理＞
ステップＳ６２の送信間隔決定処理について、図面を用いてさらに説明する。
図７は、制御部１１０がパケットの送信間隔を決定する処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、制御部１１０のアプリケーション部１１３は、経路表３００のHop数３４から通信先の無線通信端末までのHop数を取得すると（ステップＳ７１）、Hop数が所定数以下か否かを判断する（ステップＳ７２）。

Hop数が所定数以下であれば（ステップＳ７２：Ｙ）、Hop数に基づいて、所定の式に従って送信間隔を決定する（ステップＳ７３）。例えば、各無線通信端末が中継処理に要する時間を予め中継処理時間として記憶部１０３に記憶しておき、あるパケット長のパケットを送信するのに要する時間を無線送信期間として記憶しておく。
そして、送信間隔を、
［数１］ 送信間隔＝ 無線送信期間×Hop数＋中継処理時間×（Hop数−１）
によって求める。

無線送信期間は、送信するパケットのパケット長によって異なるので、例えば、１５００バイトのパケットを送信するときは1.009msec、１００バイトのパケットを送信するときは0.553msecなどとして予め記憶しておく。
なお、無線通信端末１０００が行うパケット通信の伝送レートが非常に大きく、そのため、無線送信期間が、中継処理時間に比べて無視できる程度まで短い時間であれば、無線送信期間を無視して送信間隔を求めることとしてもよい。

これにより、パケットを送信してから通信先の無線通信端末によって受信されるまでの時間を送信間隔と決定することができるので、パケットを連続して送信した場合でも、無線通信端末が送出する信号と、パケットを中継する端末が中継処理を行って送出する信号とが相互に干渉を起こす事態を回避することができる。
また、ステップＳ７２において、Hop数が所定数を上回る場合は（ステップＳ７２：Ｎ）、記憶部１０３に記憶されている送信間隔表５００を参照し、Hop数５１に対応づけられている送信間隔５２を、パケットの送信間隔と決定する（ステップＳ７４）。

＜中継処理時間計測処理＞
上述の説明では、ステップＳ６２において送信間隔を決定する際に、各無線通信端末が中継処理に要する時間を予め中継処理時間として記憶部１０３に記憶しておくこととしていたが、自身が他端末から送信されたパケットの中継処理を行う際に、中継処理に要する時間を中継時間計測部１１６によって計測し、計測した時間を、中継処理時間として記憶部１０３に記憶させることとしてもよい。

以下、パケットを受信したときの中継処理について説明し、さらに、中継処理を行う際に、中継処理に要する時間を計測する処理についても説明する。
図８は、無線通信端末１０００がパケットを受信した際の処理を示すフローチャートである。
同図に示すように、無線通信端末１０００は、パケットを受信すると（ステップＳ８１）、受信したパケットのパケットヘッダに含まれる送信先アドレス３２をパケット受付部１１１に参照させ、受信したパケットが自端末宛てに送信されたパケットであるか否かをパケット受付部１１１に判断させる（ステップＳ８２）。

自端末宛てのパケットであると判断された場合、すなわち送信先アドレス３２に示されるアドレスが自端末のアドレスである場合は（ステップＳ８２：Ｙ）、パケット受付部１１１に、受信したパケットをアプリケーション部１１３へ出力させ、アプリケーション部１１３に、受信したパケットに応じて所定の処理を実行させる（ステップＳ８３）。
ステップＳ８２において、パケット受付部１１１によって自端末宛てのパケットではないと判断された場合、すなわち送信先アドレス３２に示されるアドレスが自端末のアドレスではない場合は（ステップＳ８２：Ｎ）、さらに、パケット受付部１１１に、パケットヘッダに含まれる中継先アドレス４３を参照させ、受信したパケットが自端末によって中継されるパケットであるか否かを判断させる（ステップＳ８４）。

自端末によって中継されるパケットである場合、すなわち中継先アドレス４３に示されるアドレスが自端末のアドレスである場合は（ステップＳ８４：Ｙ）、パケット受付部１１１に、受信したパケットを中継処理部１１２へ出力させ、中継処理部１１２にパケットの中継処理を開始させるとともに中継時間計測部１１６によって中継処理に要する時間の計測を開始させる（ステップＳ８５）。

中継処理部１１２によって、受信したパケットのパケットヘッダに含まれる中継元アドレス４２を自端末のアドレスに書き換えさせ、さらに、受信したパケットのパケットヘッダに含まれる中継先アドレス４３を、パケットヘッダの送信先アドレス４５に示される送信先の無線通信端末のアドレスと対応づけられて経路表３００によって記憶されている中継先アドレス３３に示されるアドレスに書き換えさせる（ステップＳ８６）。

パケットヘッダの書き換えが終了すると、送受信部１０２を介して中継処理部１１２にパケットの送信を開始させるとともに、中継時間計測部１１６による中継処理時間の計測を終了させ、計測した中継処理時間を保持する（ステップＳ８７）。
また、ステップＳ８４において、受信したパケットが自端末によって中継されるパケットでないと判断した場合、すなわち中継先アドレス４３に示されるアドレスが自端末のアドレスでない場合は（ステップＳ８４：Ｎ）、パケット受付部１１１によって、受信したパケットを破棄させる（ステップＳ８８）。

無線通信端末１０００は、このようにして、パケットの受信およびパケットの中継処理を行う。
＜実施の形態２＞
次に、本発明の別の実施形態について、実施の形態１との相違点に主眼を置きつつ説明する。

＜概要＞
図９は、実施の形態２にかかるマルチホップ無線通信システムの概観図である。
同図に示すように、実施の形態２にかかるマルチホップ無線通信システムは、無線通信端末１０００の他に、マルチチャネル端末２０００を含む。マルチチャネル端末２０００は、例えば４Hopごとに配置されており、２つのチャネルを用いて無線通信を行うことが可能である。そして、パケットの中継処理を行って信号を送出する際に、中継の前後で異なる周波数の信号を送受信する。例えば、チャネル１とチャネル２とを用いて、チャネル１の周波数の信号を受信して中継を行うときは、中継処理を行ってチャネル２の信号を送出する。

＜構成＞
図１０は、実施の形態２にかかるマルチチャネル端末２０００の機能ブロック図である。マルチチャネル端末２０００は、無線通信端末１０００の送受信部１０２とは異なる送受信部１０４と、周波数切替部１１７とを備える点が無線通信端末１０００と異なる。無線通信端末１０００と同一の機能を備える構成部分については無線通信端末１０００と同一の符号を付して説明を省略する。

送受信部１０４は、無線通信端末１０００の送受信部１０２とは異なり、複数チャネルの信号を受信可能であり、制御部１２０に含まれる周波数切替部１１７によって、送信する信号の周波数を切り替えて、複数の周波数チャネルを用いて信号の送信を行う。
周波数切替部１１７は、中継処理部１１２の制御のもとで、送受信部１０４に対して送受信部１０４が送信する信号の周波数を切り替える指示を行う。

＜動作＞
＜中継処理＞
マルチチャネル端末２０００が行うパケットの中継処理について、図面を用いて説明する。
図１１は、マルチチャネル端末２０００がパケットの中継処理を行う際の処理を示すフローチャートである。

マルチチャネル端末２０００の制御部１２０は、パケットを受信し、パケットヘッダを参照して中継処理を開始すると（ステップＳ１１１）、受信した信号とは異なる周波数で信号の送出を行うよう周波数切替部１１７によって送受信部１０４が送信する信号の周波数を切り替え（ステップＳ１１２）、切り替え後の周波数で、中継パケットの信号の送出を開始する（ステップＳ１１３）。

＜無線通信端末１０００の送信間隔決定処理＞
マルチチャネル端末２０００を経由して無線通信端末とパケット通信を行う場合、マルチチャネル端末２０００を経由する前後の信号の周波数は互いに異なっている。同一の周波数の信号が同時に空間に送出されて干渉を起こす場合に比べると、異なる周波数の信号同士では、同時に空間に送出されたとしても、干渉の影響が十分に小さい。

したがって、本実施形態のマルチホップ無線通信システムの無線通信端末１０００が、マルチチャネル端末２０００を経由して通信先の無線通信端末とパケット通信を行う場合においては、マルチチャネル端末２０００を経由した後の信号と、無線通信端末１０００が送出する信号との干渉の影響は十分に小さいので、マルチチャネル端末を所定の間隔で配置して、無線通信端末１０００とマルチチャネル端末２０００との間において信号の干渉が発生しないようにパケットの送信間隔を決定すればよい。

例えば、マルチチャネル端末２０００を４Hopごとなどの等間隔に配置し、無線通信端末１０００がパケットの送信を開始してからマルチチャネル端末２０００によって受信されるまでの時間を、マルチチャネル端末２０００までのHop数に基づいて上述した実施の形態１の［数１］に従って算出して送信間隔と決定することで、端末が信号を同時に送出することに起因する信号の相互干渉を抑止することができる。
＜実施の形態３＞
次に、本発明の別の実施形態について、実施の形態１との相違点に主眼を置きつつ説明する。

＜概要＞
実施の形態３においては、各無線通信端末は、通信を制御する制御パケットを送受信して通信を開始し終了する。パケットの送信を要求する側の無線通信端末（以下、「送信要求端末」という）は、まず、送信開始要求を制御パケットに含めて通信先の無線通信端末（以下、「パケット送信端末」という）に宛てて送信し、パケット送信端末は、送信開始要求を含んだ制御パケットを受信すると、送信要求端末に宛ててパケットの送信を開始する。

送信要求端末は、パケットを受信すると、パケットの受信間隔を計測する。パケット通信が完了すると、送信を停止させる送信停止要求を制御パケットに含め、さらに、計測したパケットの受信間隔を示す受信間隔情報も含めてパケット送信端末へ送信する。パケット送信端末では、制御パケットを受け付けてパケット通信を停止するとともに、制御パケットに含まれる受信間隔情報を抽出して記憶する。

以後、パケット送信端末は、パケットを送信する際に、決定したパケットの送信間隔を、記憶している受信間隔情報に応じて補正してパケットの送信を開始する。
＜構成＞
図１２は、実施の形態３にかかる無線通信端末１１００の機能ブロック図である。なお、実施の形態１にかかる無線通信端末１０００と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。

同図に示すように、無線通信端末１１００のアプリケーション部１１３は、受信間隔計測部１１８を備える。
記憶部１０３は、各無線通信端末とのパケット通信において送受信する制御パケットに含まれる受信間隔情報を、各無線通信端末と対応づけて記憶する。
アプリケーション部１１３に含まれる受信間隔計測部１１８は、パケットに含まれる所定の情報に基づいて、パケットの受信間隔を計測し、受信間隔情報を生成する。

＜データ＞
図１３は、データに付加するデータヘッダ１３０の構成を示す図である。
データヘッダ１３０は、パケットヘッダ４００とは別にデータに付加するヘッダである。
同図に示すように、データヘッダ１３００は、パケット種別１３１と、ファイルID１３２と、パケット番号１３３とを含む。

パケット種別１３１は、パケットの種別を示し、例えば１ビットの領域を有し、「０」ならば画像データであり、「１」ならば音声データであることを示す。
ファイルID１３２は、同種のパケット種別の中で、各データファイルを識別するための識別番号が示される。例えば、第１の画像データと第２の画像データをそれぞれ複数のパケットに分割して送信する場合に、第１の画像データのファイルID１３２を「１」、第２の画像データのファイルID１３２を「２」などとして、各画像データを識別する。

パケット番号１３３は、同一のファイルID１３２を有するパケットを、各々識別するための識別番号である。
＜動作＞
以下、無線通信端末１１００の動作について説明する。図１４は送信要求端末の動作を示す図であり、図１５はパケット送信端末の動作を示す図である。送信要求端末とパケット送信端末との間におけるパケット通信の概要を、図１６に示す。

＜送信要求端末の動作＞
図１４は、実施の形態３におけるパケットの送信を要求する側の無線通信端末１１００の動作を示すフローチャートである。
無線通信端末１１００のアプリケーション部１１３は、通信先の無線通信端末であるパケット送信端末に宛てて送信開始要求を含む制御パケットを送信して通信を開始すると（ステップＳ１４１）、パケット送信端末から送信されたパケットを受信し、受信間隔計測部１１８によってパケットの受信間隔を計測させる。

なお、受信間隔計測部１１８は、受信したパケットに含まれるデータヘッダ１３００のパケット種別１３１とファイルID１３２を参照し、同一種別で、かつ、同一のデータファイルのパケットの受信間隔を計測する。パケットの受信間隔は、パケット番号１３３を参照して各パケットを受信した時間を計測する。例えば、あるパケットを受信してから、当該受信パケットに後続するパケット番号を有するパケットを受信するまでの期間を、受信間隔として計測する。

パケット送信端末に要求したパケットの受信が完了するまで受信間隔計測部１１８によってパケットの受信間隔を計測させ（ステップＳ１４３：Ｎ、ステップＳ１４２）、パケットの受信が完了すると（ステップＳ１４３：Ｙ）、受信間隔計測部１１８が計測し生成した受信間隔情報を、制御パケットに含めてパケット送信端末に送信して通信を終了する（ステップＳ１４４）。

＜パケット送信端末の動作＞
図１５は、制御パケットを受け付けてパケットの送信を行う側の無線通信端末１１００の動作を示すフローチャートである。
無線通信端末１１００のアプリケーション部１１３は、送信開始要求を含む制御パケットを受け付けて送信要求端末との通信を開始すると（ステップＳ１５１）、送信要求端末とのHop数および記憶している受信間隔情報に基づいてパケットの送信間隔を決定する（ステップＳ１５２）。例えば、Hop数に基づいて決定した送信間隔よりも受信間隔情報に示されるパケットの受信間隔の方が大きい場合は、受信間隔情報に示される間隔を送信間隔と決定する。

送信要求端末から送信停止要求を含む制御パケットを受信するまでは（ステップＳ１５４：Ｎ）、決定した送信間隔をあけて各パケットを逐次送信し（ステップＳ１５３）、送信要求端末から送信停止要求を含む制御パケットを受信すると（ステップＳ１５４：Ｙ）、制御パケットに含まれる受信間隔情報を抽出して記憶部１０３に記憶させる（ステップＳ１５５）。

上述したように無線通信端末１１００が動作することで、実施の形態３にかかるマルチホップ無線通信システムは、パケットの受信間隔に揺らぎが発生し変動する場合であっても、変動に対応してパケットの送信間隔を決定することができ、パケットの相互干渉の影響が小さくなるように自動的に調整することができる。
＜補足＞
以上のように発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限らず、以下のように変形することもできる。
（１）上述の実施形態においては、各無線通信端末は、略等間隔に配置されている例を挙げて説明してきたが、これに限らず、略等間隔でなくともよい。この場合、送信間隔を、通信先の無線通信端末までパケットが到達する時間とすることで、信号の相互干渉を抑制してパケットロスが発生しないようにパケットを連続して送信することができる。

また、図１７に示されているように、無線通信端末が所定距離以上離れていれば、各無線通信端末が信号を同時に送出しても、SN比を許容レベル以上とすることができるので、各無線通信端末が略等間隔に配置されていない場合であっても、各無線通信端末と自端末との距離を、各無線通信端末と対応づけて記憶しておき、自端末から所定距離以上離れている無線通信端末とパケット通信を行う場合は、送信するパケットが所定距離にある無線通信端末に到達するまで待ってから後続するパケットを送信することとしてよい。

こうすることで、通信先の無線通信端末までパケットが到達するまで待ってから次のパケットを送信することとしなくても、信号の相互干渉によってパケットロスが発生する事態を回避しつつ、パケットを連続して送信することができる。
（２）上述の実施形態においては、監視カメラによって撮影された映像を、遠方の監視センターによって監視する例を挙げて説明してきたが、これに限らず、一般的なマルチホップ無線LANシステムにおいても適用可能である。この場合も、通信先の無線通信端末までパケットが到達してから後続するパケットを送信することとすればよい。
（３）上述の実施形態においては、送信するパケットは、１５００バイトのパケット長の画像データと、１００バイトのパケット長の音声データとを例として説明してきたが、これに限らず、あらゆるパケット長のパケットを送信することとしてもよい。パケット長に応じて、無線送信期間を適切に定めることで、［数１］に基づいてパケットの送信間隔を決定することができる。
（４）上述の実施形態においては、マルチホップ無線通信システムを形成するすべての無線通信端末が、パケットを中継する中継機能を有することとして説明してきたが、これに限らず、中継機能を有しない無線通信端末を含むマルチホップ無線通信システムであるとしてもよい。
（５）上述の実施形態においては、信号の送信電力が５ｍＷの例を用いて説明してきたが、これに限らず、あらゆる送信電力の場合も本発明を適用できる。また、各無線通信端末は略５０ｍ間隔で配置されているとして説明してきたが、上述した５０ｍは例示であり、あらゆる間隔で各無線通信端末を配置した場合も本発明に含まれる。
（６）上述の実施の形態１においては、無線通信端末１０００の中継時間計測部１１６は、自身が他端末から送信されたパケットの中継処理を行う際に、中継処理に要する時間を計測することとして説明してきたが、これに限らず、あるパケット長のパケットを送信するのに要する時間である無線送信期間も計測し、計測した無線送信期間を、計測した中継処理時間とともに記憶部１０３に記憶させることとしてもよい。
（７）上述の実施の形態２においては、マルチチャネル端末２０００は、２つのチャネルを用いて信号の送受信を行うこととしていたが、２つに限らず、さらに多くのチャネルを用いて信号の送受信を行うこととしてもよい。
（８）上述の実施の形態３においては、送信を終了するための制御パケットを送信するときに受信間隔情報を制御パケットに含めることとしていたが、これに限らず、パケット通信の途中において制御パケットを送信し、このときに受信間隔情報を含めることとしてもよい。
（９）本発明は、上述したパケットの送信方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ―ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなど、に記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号であるとしてもよい。

また、本発明は、上記方法を実現する集積回路であるＬＳＩ（Large Scale Integration）として実現される場合も含まれる。
（１０）上記実施形態１においては、無線通信端末１０００は、中継時間計測部１１６を備え、パケットの中継処理に要する時間を計測することとしているが、計測した中継時間は、他の無線通信端末へ、所定のプロトコルによって伝達することとしてもよい。
（１１）本発明は、規格化されていない独自のプロトコルに従って通信を行うこととしてもよいし、CSMA/CAなどの、汎用プロトコルと組み合わせて通信を行うこととしてもよい。
（１２）上記実施の形態および上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。

本発明の実施の形態１にかかるマルチホップ無線通信システムの概観図である。 本発明の実施の形態１にかかる無線通信端末の機能ブロック図である。 経路表３００を示す図である。 本発明の無線通信端末が送信するパケットのヘッダ構成を示す図である。 送信間隔表５００を示す図である。 制御部１１０がパケットを送信する際の処理を示すフローチャートである。 制御部１１０がパケットの送信間隔を決定する処理を示すフローチャートである。 無線通信端末１０００がパケットを受信した際の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかるマルチホップ無線通信システムの概観図である。 実施の形態２にかかるマルチチャネル端末２０００の機能ブロック図である。 マルチチャネル端末２０００がパケットの中継処理を行う際の処理を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる無線通信端末１１００の機能ブロック図である。 データに付加するデータヘッダ１３０の構成を示す図である。 実施の形態３におけるパケットの送信を要求する側の無線通信端末の動作を示すフローチャートである。 制御パケットを受け付けてパケットの送信を行う側の無線通信端末１１００の動作を示すフローチャートである。 各無線通信端末間で行われるパケット通信の概要を示す図である。 送信Hop間隔とパケット重なりとＳＮ比との関係表を示す図である。

符号の説明

１０１ アンテナ
１０２ 送受信部
１０３ 記憶部
１０４ 送受信部
１１０ 制御部
１１１ パケット受付部
１１２ 中継処理部
１１３ アプリケーション部
１１４ 送信キュー
１１５ 送信制御部
１１６ 中継時間計測部
１１７ 周波数切替部
１１８ 受信間隔計測部

Claims (7)

1. 略直線状に配置された１以上の中継端末を順次介するマルチホップ無線通信によって、通信先の無線通信端末との間でパケット通信を行う無線通信端末であって、
   アンテナと、
   前記アンテナを介して信号の送受信を行う通信手段と、
   無線通信端末ごとに、その無線通信端末との間に介在する中継端末の数を記憶する記憶手段と、
   前記通信先の無線通信端末との間に介在する中継端末の数に基づいて、パケットの送信間隔を決定する決定手段とを備え、
   前記通信手段は、通信先の無線通信端末とのパケット通信を開始すると、決定した送信間隔をあけてパケットの通信を行うよう制御する
   ことを特徴とする無線通信端末。
2. 前記記憶手段は、さらに、自端末から各無線通信端末までの距離と、最長送信間隔とを予め記憶しており、
   前記決定手段は、記憶している前記距離が所定距離以上である無線通信端末との通信にかぎり、記憶している最長送信間隔を、前記送信間隔と決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
3. 前記中継端末は、略等間隔に配置されており、
   前記記憶手段は、さらに、最長送信間隔を予め記憶しており、
   前記決定手段は、記憶している前記中継端末の数が所定数以上である無線通信端末との通信にかぎり、記憶している最長送信間隔を、前記送信間隔と決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
4. 前記無線通信端末は、他端末へ宛てて送信されたパケットを受け付けて中継する中継処理機能付き無線通信端末であり、
   前記中継処理を行うときに、一のパケットの中継処理を開始してから完了するまでの時間である中継時間を計時する計時手段と、
   計時した中継時間を保持する保持手段を備え、
   前記決定手段は、通信先の無線通信端末との間でパケット通信を行うときに、保持している前記中継時間と、記憶している前記中継端末の数との積に基づいて、前記送信間隔を決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
5. 前記通信手段は、異なるデータサイズのパケットの送受信を行い、
   前記決定手段は、パケットのデータサイズに応じた値であるパケット送出時間と、記憶している前記中継端末の数との積に基づいて、前記送信間隔を決定する
   ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の無線通信端末。
6. 前記無線通信端末は、他端末へ宛てて送信されたパケットを受け付けて中継する中継処理機能付き無線通信端末であり、略直線状に配置された各端末を順次介してパケット通信を行うマルチホップ無線通信システムを構成し、
   前記マルチホップ無線通信システムは、前記中継処理機能付き無線通信端末であって、さらに、複数の周波数チャネルを用いて通信を行う機能を有し、前記中継処理を行うときに、受け付けた信号の周波数チャネルとは異なる周波数チャネルを用いて他端末へ宛てて送信するマルチチャネル端末を含み、
   前記無線通信端末の前記記憶手段は、さらに、前記マルチチャネル端末との間に介在する中継端末の数と、最長送信間隔とを予め記憶しており、
   前記決定手段は、前記通信先の無線通信端末との間に介在する中継端末の数が、記憶している前記マルチチャネル端末との間に介在する中継端末の数以上のときに限り、記憶している最長送信間隔を前記送信間隔と決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
7. 前記無線通信端末は、さらに、
   通信先の無線通信端末から自端末に対するパケットの送信開始を要求する送信開始要求パケットを、前記通信先の無線通信端末に宛てて送信して通信を開始し、前記通信の停止を要求する送信停止要求パケットを送信して前記通信を停止する端末制御手段と、
   他端末から自端末へ宛てて送信されたパケットの受信間隔を計測する計測手段と、
   計測した受信間隔を示す受信間隔情報を保持する保持手段とを備え、
   前記端末制御手段が前記送信開始要求パケットを送信して前記通信を開始すると、前記計測手段によって前記受信間隔を計測し、前記端末制御手段が前記送信停止要求パケットを送信するときに、保持している前記受信間隔情報を含めて前記送信停止要求パケットを送信し、
   前記記憶手段は、他端末から受信した送信停止要求パケットに含まれている前記受信間隔情報を、前記他端末と対応づけて記憶し、
   前記決定手段は、前記記憶手段が前記受信間隔情報を記憶している無線通信端末との通信に限り、記憶している前記受信間隔情報と略同一になるよう前記送信間隔を決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。

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