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WO2012131925A1 - 通信ノード及び通信方法 - Google Patents

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WO2012131925A1
WO2012131925A1 PCT/JP2011/057916 JP2011057916W WO2012131925A1 WO 2012131925 A1 WO2012131925 A1 WO 2012131925A1 JP 2011057916 W JP2011057916 W JP 2011057916W WO 2012131925 A1 WO2012131925 A1 WO 2012131925A1
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WO
WIPO (PCT)
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frequency
node
communication
packet
transmission
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/057916
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English (en)
French (fr)
Inventor
中谷勇太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to PCT/JP2011/057916 priority patent/WO2012131925A1/ja
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Priority to US14/035,476 priority patent/US20140064085A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/02—Selection of wireless resources by user or terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0023—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the signalling
    • H04L1/0026—Transmission of channel quality indication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication technology for performing communication between a plurality of wireless communication devices.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a wireless network including a plurality of communication nodes that perform multi-hop communication.
  • the communication nodes 10-1 to 10-5 are connected by wireless lines, between the communication node wireless network devices 10-1 and 10-2, between 10-2 and 10-3, 10-3 and 10-. Between 4 and 10-4 and 10-5 are communication sections in which the number of hops is 1, respectively.
  • Each of the communication nodes 10-1 to 10-5 includes a transmission unit 11 and a reception unit 12.
  • each wireless network device 10-1 to 10- is used as a measure to prevent communication interference between communication nodes 10-1 to 10-5 and to reduce communication congestion. 5, it is considered to use different frequencies for transmission and reception.
  • the frequency resources are limited, a routing protocol that allows the use of the same frequency by assigning the frequency to the communication nodes 10-1 to 10-5 is used so that radio links of the same frequency do not interfere. Therefore, the frequency used for transmission / reception in each of the communication nodes 10-1 to 10-5 is unique including the frequency used by the surrounding communication nodes 10-1 to 10-5. The same frequency can be used if the problem does not occur.
  • the gateway of the wireless network serves to collect data from other communication nodes, but the device configuration is the same as other wireless nodes.
  • the gateway collects data collected by each node for communication processing.
  • the current hop destination is There is a method (herein referred to as a cut-and-through method) in which received packets are sequentially copied and transferred. Processing in this way can reduce processing delay.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the cut-through method.
  • FIG. 2A illustrates a packet format.
  • the packet includes routing information, data, and CRC (Cyclic Redundancy Check).
  • the data part is a part for storing user data, and the CRC part is a redundant bit of the error correction code.
  • the routing information part specifies the address of the destination communication node of the packet.
  • the cut-and-through method starts receiving packets and starts generating packets for transmission when reading routing information in the packets. , Which transmits a packet.
  • an FDD (Frequency Division Duplex) method is employed in a wireless network that realizes a cut-and-through method.
  • FIG. 2B is a diagram for explaining problems in the cut-through method.
  • the communication nodes are represented as node A to node D.
  • node A ⁇ node B uses frequency f 1 and node B ⁇ node C
  • f 2 is used.
  • FIG. 2B shows a state of transmission of a cut-and-through packet, and a state in which packet transmission / reception timings are overlapped with the horizontal axis as time. From the end of packet transmission from the transmission node A to the completion of reception of the packet to the final transmission destination node D is shown as latency.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the hidden terminal problem.
  • the packet at the frequency f 1 is transmitted from node A. Furthermore, for the reasons as described above, the packet at the frequency f 1 is transmitted from node C. Since the antenna used by each node is omnidirectional, the packet of the frequency f 1 transmitted from the node C is sent not only to the node D but also to the node B. Therefore, the node B receives the packet of the frequency f 1 from the node A and the packet of the frequency f 1 from the node C. However, since the packet to be originally received is only from the node A, the reception of the packet from the node A is hindered in the node B.
  • FIG. 3B is a diagram schematically illustrating packet collision.
  • a packet from node A at frequency f 1 to a Node B transmits the packet from node B at frequency f 2 to the node C is started.
  • the packet transmission is initiated to the node D from the node C at a frequency f 1.
  • the packet from the node C to the node D is also sent to the node B, in the overlapping portion in FIG. 3B, the packet from the node C to the node D and the node A to the node B Packets to Node B are received in duplicate. When such a packet collision occurs, the node B cannot receive the packet correctly.
  • a communication node capable of avoiding packet collision is provided.
  • the communication node is a communication node that can use any one of a plurality of transmission frequencies in a network that employs a cut-and-through method and connects a plurality of communication nodes in a multi-hop manner.
  • the frequency information used by the local device is inserted in the packet and transmitted to the next hop destination communication node, and the frequency information inserted in the received packet is used in other hops.
  • a frequency selection unit that selects a frequency that is not used and sets the frequency as a transmission frequency of the own device.
  • a communication node that can avoid packet collision can be provided.
  • FIG. (1) explaining this embodiment.
  • FIG. (2) explaining this embodiment.
  • FIG. (3) explaining this embodiment.
  • FIG. (4) explaining this embodiment.
  • Channel Assign Information (CAI: channel assignment information part) is inserted into the routing information part of the packet, and the used channel state of the transferred packet is stored. Also, the node that receives the packet confirms the CAI information, and solves the hidden terminal problem by using an unused channel.
  • CAI channel assignment information part
  • the processing flow wait until the packet addressed to you arrives, and when the packet from the sender arrives, check the channel status of the sender stored in the channel assignment information section and select a channel with good communication quality. select.
  • the RSSI Received Signal Strength Indicator: Received power
  • CINR Carrier-to-Interference-plus Noise-Ratio: communication quality
  • the source channel is used using this information. It is possible to grasp the situation. For example, if there are four channels and their communication qualities are 0 dB, 10 dB, 20 dB, and 30 dB, the 30 dB channel with the best communication quality is selected.
  • RSSI is about ⁇ 90 dBm to ⁇ 60 dBm
  • CINR takes a value of about 0 dB to 30 dB.
  • the nodes are configured such that the nodes A, B, C, D, and E are sequentially wirelessly connected, and the first transmission source node is the node A and the final transmission destination node is the node E. To do. Further, it is assumed that any one of four frequencies f 1 to f 4 is used as the frequency.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the format of a packet.
  • a packet consists of a MAC header and a frame body.
  • the frame body is composed of an ADHOC header (ad hoc header) and an encrypted ADHOC frame (ad hoc frame).
  • the ad hoc header is control information for configuring a multi-hop ad hoc network.
  • Channel Assign Information (CAI: Channel Assignment Information Unit) is provided.
  • CAI Channel Assignment Information Unit
  • the channel allocation information unit stores, in order from the top, the frequency used at each hop from the frequency used at the hop closest to the first transmission source node and the communication quality at the transmission source.
  • the received radio wave intensity (RSSI, CINR as communication quality) of the frequency is set in the frequency setting area.
  • the used frequency is stored in an area corresponding to the used hop.
  • the measured CINR is stored in an area where no frequency is stored.
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the contents of Channel Assign Information (CAI: channel assignment information section) provided in the packet transmitted from each node at this time.
  • CAI Channel Assign Information
  • the channel allocation information section has four areas (1) to (4), and it is possible to register which frequency is used in each communication.
  • the newest channel assignment information is registered in the region (1), and the second, third, and fourth new channel assignment information is registered in the regions (2) to (4).
  • Region (1) is the newest channel and region (4) is the oldest channel allocation information.
  • node A performs carrier sense of the four frequencies, and selects a frequency f 1.
  • the node B can know that the frequency f 1 is already used by the channel assignment information part in the packet received from the node A. Therefore, the node B performs carrier sense of the frequencies f 2 to f 4 and selects one of the frequencies that are 0 dB (not used). Here, select the frequency f 2.
  • the node C it is possible to know that the frequencies f 1 and f 2 are used by the channel allocation information part from the node B.
  • the frequencies f 3 and f 4 are carrier sensed and the frequency f 4 is selected.
  • the node D can know that the frequencies f 1 , f 2 , and f 4 are used by the channel assignment information section from the node C. Therefore, the node D selects the remaining frequency f 3 and transmits the packet to the node E.
  • CAI stores communication quality such as CINR of the frequency detected at the transmission source. When there is no unused frequency, the frequency with the highest communication quality is selected from the used frequencies.
  • the frequency used in the wireless network is set in advance, the strength of the radio wave at that frequency is detected, and the presence of the carrier is determined by the strength of the radio wave. To do.
  • a threshold set in advance by the designer is prepared for the intensity of the received radio wave, and it is determined whether or not a carrier exists by comparing the threshold with the received radio wave intensity.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing of the communication node according to this embodiment.
  • S10 it is determined whether a packet addressed to itself has arrived. Here, it waits until a packet addressed to itself arrives.
  • S11 when a packet addressed to itself is sent, the packet is received.
  • channel allocation information is acquired.
  • the channel allocation information includes the use frequency of the transmission source and the channel status (communication quality). Here, channels of frequencies f 1 to f 4 can be used.
  • the communication quality at the transmission source can be determined from the communication quality of the channel assignment information.
  • a channel with good communication quality and not used is selected. Since the unused channel is 0 dB or the like, one frequency is selected from these. When there is no unused frequency, a frequency with good communication quality is selected from the used frequencies. When there is no unused frequency, it is expected that the communication quality of the frequency will not be deteriorated by selecting a frequency with good communication quality and performing transmission by the own apparatus.
  • the channel communication quality is measured. That is, the communication quality of the channel in the own device is measured.
  • channel assignment is performed in S15.
  • the communication quality information in the information part is updated and inserted into a packet to be transmitted to the next communication node.
  • the data is transferred to the transmission destination through the channel selected in S13.
  • transmitting at a frequency f 4 the process ends.
  • FIG. 7 is a block diagram of the communication node.
  • data received from the antenna 22 is down-converted by the RF receiver 11 and input to the A / D converter 12.
  • An analog signal is converted into a digital signal by the A / D converter 12 and decoded by the decoder 13.
  • the decoded data is subjected to routing information and data processing in the routing information processing unit / data processing unit 14.
  • a signal is input from the A / D converter 12 to the communication quality calculator 18, and the communication quality of each channel is measured.
  • the communication quality of each channel is measured by tuning the reception frequency of the antenna to the frequency used in the wireless network and detecting the received radio wave intensity at the tuned frequency.
  • the communication quality calculation unit 18 inputs a frequency selection signal to the oscillator 21 and outputs an oscillation wave having a frequency of a channel for tuning to a predetermined frequency.
  • the communication quality information from the communication quality calculation unit 18 is input to the transmission channel selection unit 19.
  • the transmission channel selection unit 19 selects a channel with the best communication quality from the communication quality information, and inputs a control signal for matching the frequency of the selected channel to the oscillator 20 and the encoder 15.
  • the routing information processing unit / data processing unit 14 generates transmission data and inputs it to the encoder 15.
  • the encoder 15 encodes the transmission data and inputs it to the D / A converter 16.
  • the D / A converter 16 converts the digital signal into an analog signal, up-converts the RF signal using the RF transmitter 17, and transmits the signal from the antenna 22.
  • the frequency information of all communication nodes constituting the network is not required. Therefore, when the transmission source transmits the frequency information of the transmission source at the same time, it is not necessary for all the communication nodes to know the frequency information of all the communication nodes constituting the network. , Transfer can be made efficient.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

　パケットの衝突を回避することの出来る通信ノードを提供する。マルチホップで複数の通信ノードを接続する無線ネットワークにおいて、通信ノードは、送信に使う周波数を通信品質のよいものから選択して、パケットのチャネル割当情報部に周波数情報を設定して、パケットを次のホップ先の通信ノードに送信する。通信ノードは、受信したパケットのチャネル割当情報部に設定された周波数情報から、各ホップで使用された周波数を知ることが出来る。各ホップで使用された周波数を知ることにより、自装置では、隠れ端末問題を引き起こすような周波数の使用を抑制することが出来る。

Description

通信ノード及び通信方法
　本発明は複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信技術に関する
　複数の通信装置を含む無線通信ネットワークにおけるマルチホップのデータ送信に関する技術が研究されている。
　例えば、端末となる通信装置（以下適宜通信ノードあるいはノードと呼ぶことがある）同士が直接接続してネットワークを構築するアドホックネットワークなどの自律分散型ネットワークにおけるマルチホップのデータ通信が研究されている。
　図１は、マルチホップで通信する複数の通信ノードにより構成された無線ネットワークの全体構成を示す図である。
　通信ノード１０－１～１０－５は、無線回線で接続されており、通信ノード無線ネットワーク装置１０－１と１０－２の間、１０－２と１０－３の間、１０－３と１０－４の間、１０－４と１０－５の間がそれぞれホップ数が１となる通信区間である。それぞれの通信ノード１０－１～１０－５は、送信部１１と受信部１２を備えている。このような無線ネットワークにおいては、通信ノード１０－１～１０－５間で無線回線が干渉を起こさないように、また、通信の輻輳を軽減する対策として、各無線ネットワーク装置１０－１～１０－５で送受信に異なる周波数を用いることが考えられている。
　しかし、周波数資源は有限であることから、同じ周波数の無線回線が干渉しないように、通信ノード１０－１～１０－５に周波数を割り当てることで、同じ周波数を使用を認めるルーティングプロトコルが用いられる。したがって、各通信ノード１０－１～１０－５で送受信に使用される周波数は、周囲の通信ノード１０－１～１０－５が使用する周波数を含めてユニークなものとなるが、無線回線が干渉を起こさない場合には、同じ周波数を使用できる。
　無線ネットワークのゲートウェイは、他の通信ノードからデータを収集する役目をになうが、装置構成は他の無線ノードと同じものである。ゲートウェイには通信処理上、各ノードが収集したデータが集中することとなる。
　図１のようなマルチホップ転送を行う無線ネットワークシステムにおいて、パケットの受信を開始し、パケット内のルーティング情報を読み込んだ時点で、パケットを受信している最中にも次のホップ先に、現在受信しているパケットを順次コピーして転送する方式（ここでは、カットアンドスルー方式と呼ぶ）がある。このように処理することで処理遅延を小さくすることができる。
　図２は、カット＆スルー方式について説明する図である。
　図２（ａ）は、パケットのフォーマットを説明する図である。
　パケットは、ルーティング情報、データ、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）の各部からなる。データ部は、ユーザデータを格納する部分であり、ＣＲＣ部は、誤り訂正符号の冗長ビットである。ルーティング情報部は、パケットの宛先通信ノードのアドレスを指定するものである。
　カット＆スルー方式は、先に述べたように、パケットの受信を開始し、パケット内のルーティング情報を読み込んだ時点で、送信用のパケットを生成し始め、パケットの受信途中であっても、順次、パケットを送信するものである。なお、ここでは、カット＆スルー方式を実現する無線ネットワークにおいて、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式が採用されているものとする。
　図２（ｂ）は、カット＆スルー方式における問題点を説明する図である。
　図２（ｂ）においては、通信ノードが、ノードＡ～ノードＤとして表されている。最初の送信元ノードをノードＡとし、最終送信先ノードをノードＤとして、ノードA～ノードDへパケットを転送する際に、ノードA→ノードBは周波数f1を利用し、 ノードB→ノードCはf2を利用したとする。図２（ｂ）においては、カット＆スルー方式のパケットの送信の様子が示されており、横軸を時間として、パケットの送受信タイミングが重なっている様子が示されている。送信ノードＡからのパケットの送信終了から、最終送信先ノードＤへのパケットの受信完了までが、レイテンシーとして示されている。
　ところで、ノードCが、ノードAの信号を直接は受信できない距離にある場合(隠れ端末問題と呼ばれる)、ノードAが使用している周波数f1 を空きチャネルとしてキャリアセンスしてしまう。そして、周波数f１の信号が存在しないことを確認し、ノードＤにパケットを送ることを目的として、周波数f1でパケットを送信してしまう場合がある。このとき、ノードBにしてみると、各ノードのアンテナは無指向性であるため、ノードAからのパケットとノードCからのパケットを同じ周波数f1で同時に受信することになり、衝突が起こる。衝突が起こることにより、ノードＢはパケットを正確に受信できなくなるという問題があった。
　図３は、隠れ端末問題を説明する図である。
　図３（ａ）にあるように、ノードＡからは周波数f１でパケットが送信される。また、上記したような理由で、ノードＣからも周波数f１でパケットが送信される。各ノードが用いるアンテナは、無指向性であるので、ノードＣから送信された周波数f１のパケットは、ノードＤのみではなく、ノードＢにも送られる。したがって、ノードＢにおいては、ノードＡからの周波数f１のパケットと、ノードＣからの周波数f１のパケットが受信される。しかし、本来受信すべきパケットは、ノードＡからのものだけであるので、ノードＢにおいては、ノードＡからのパケットの受信が阻害されてしまう。
　図３（ｂ）は、パケットの衝突を模式的に示した図である。
　周波数f１でのノードＡからノードＢへのパケットの送信中に、周波数f２でのノードＢからノードＣへのパケットの送信が開始される。同様に、ノードＢからノードＣへのパケットの送信中に、周波数f１でノードＣからノードＤにパケットの送信が開始される。しかし、ノードＣからノードＤへのパケットは、ノードＢにも送られてしまうので、図３（ｂ）の重なっている部分において、ノードＢでは、ノードＣからノードＤへのパケットとノードＡからノードＢへのパケットが重複して受信されてしまう。このようなパケットの衝突が起こると、ノードＢでは、正しくパケットを受信できなくなってしまう。
　なお、アドホック通信ネットワークにおいてカットアンドスルー方式を用いた技術に関連する文献として下記特許文献がある。
特開２００６－１７４１４５号公報
　以下の実施形態においては、パケットの衝突を回避することの出来る通信ノードを提供する。
　本実施形態の一側面における通信ノードは、マルチホップで複数の通信ノードを接続する、カット＆スルー方式を採用したネットワークにおける、複数の送信用周波数の任意の１つを使用可能な通信ノードであって、自装置が送信に使用する周波数の情報を、パケットに挿入して次ホップ先の通信ノードに送信する送信部と、受信したパケットに挿入された周波数の情報から、他のホップで使用されていない周波数を選択して、自装置の送信用周波数とする周波数選択部とを備える。
　以下の実施形態によれば、パケットの衝突を回避することの出来る通信ノードを提供することができる。
マルチホップで複数の無線端末を接続する無線ネットワークの全体構成を示す図である。 カット＆スルー方式について説明する図である。 隠れ端末問題を説明する図である。 本実施形態を説明する図（その１）である。 本実施形態を説明する図（その２）である。 本実施形態を説明する図（その３）である。 本実施形態を説明する図（その４）である。
　本実施形態においては、パケットのルーティング情報部にChannel Assign Information.(ＣＡＩ：チャネル割当情報部)が挿入され、転送されてきたパケットの利用チャネル状態が格納される。また、パケットを受信したノードは、ＣＡＩの情報を確認し、利用されていないチャネルを用いることで隠れ端末問題を解決する。
　処理の流れとしては、自分宛のパケットが到来するまで待ち、送信元からのパケットが到来してきたら、チャネル割当情報部に格納されている送信元のチャネル状況を確認し、通信品質の良いチャネルを選択する。ここで、チャネル割当情報部には送信元のRSSI(Received Signal Strength Indicator:受信電力)やCINR（Carrier to Interference plus Noise Ratio:通信品質）が格納されており、当該情報を用いて送信元のチャネル状況を把握することが可能である。例えば、４つのチャネルが存在し、それらの通信品質が0dB、10dB、20dB、30dBであれば、一番通信品質がよい30dBのチャネルを選択する。通常の環境においては、RSSIは、－９０ｄＢｍから－６０ｄＢｍ程度であり、CINRは、０ｄＢから３０ｄＢの程度の値をとる。
　次に、自分のチャネル状況を測定し、その情報をパケットのチャネル割当情報部に追加した後に、次の送信先に転送する。
　以上のような構成によれば、隠れ端末の問題を解決することにより、転送遅延の短縮とスループットの増加が見込まれる。
　図４～図７は、本実施形態を説明する図である。
　以下の説明においては、ノードの構成は、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが順次無線接続される構成とし、最初の送信元ノードをノードＡ、最終送信先ノードをノードＥとするものとする。また、周波数は、f１～f４の４つの周波数のいずれかを使用するものとする。
　図４は、パケットのフォーマットを説明する図である。
　パケットは、ＭＡＣヘッダとフレームボディからなる。フレームボディは、ＡＤＨＯＣヘッダ（アドホックヘッダ）と、暗号化されたＡＤＨＯＣフレーム（アドホックフレーム）からなる。アドホックヘッダは、マルチホップのアドホックネットワークを構成するための制御情報である。このアドホックヘッダ内に、Channel Assign Information.(ＣＡＩ：チャネル割当情報部)を設ける。チャネル割当情報部は、先頭から順に、最初の送信元ノードに最も近いホップで用いられた周波数から各ホップで用いられた周波数と、送信元における通信品質を格納する。また、周波数の情報と共に、周波数設定領域には、当該周波数の受信電波強度（通信品質としてのRSSI、CINR）を設定する。使用周波数は、使用されたホップに対応する領域に格納する。周波数が格納されていない領域には、測定したCINRを格納するようにする。
　図５（ａ）にあるように、ノードＡからノードＢへのパケット、ノードＢからノードＣへのパケット、ノードＣからノードＤへのパケット、ノードＤからノードＥへのパケットは、それぞれ周波数f１～f４の異なる周波数で送信される。図４（ｂ）は、このときに各ノードから送信されるパケットに設けられたChannel Assign Information(ＣＡＩ：チャネル割当情報部)の内容を説明する図である。本実施の形態では、チャネル割当情報部には、（１）～（４）の４つの領域があり、各通信において、どの周波数を用いたかを登録することが出来るようになっている。本実施の形態では、領域（１）に最も新しいチャネル割当情報が登録され、領域（２）～（４）には２番目、３番目、及び４番目に新しいチャネル割当情報が登録されている。領域（１）が最も新しく、領域（４）が最も古いチャネル割当情報となる。図４（ｂ）において、ノードＡは、４つの周波数のキャリアセンスを行い、周波数f１を選択している。ノードＢは、ノードＡから受信したパケット内のチャネル割当情報部により、周波数f１が既に使われていることを知ることが出来る。したがって、ノードＢでは、周波数f２～f４のキャリアセンスを行い、０ｄＢとなっている（使用されていない）周波数のうちの一つを選択する。ここでは、周波数f２を選択している。
　ノードＣでは、ノードＢからのチャネル割当情報部により周波数f１とf２が使われていることを知ることが出来る。ノードＣでは、周波数f３、f４をキャリアセンスし、周波数f４を選択している。ノードＤでは、ノードＣからのチャネル割当情報部により周波数f１、f２、f４が使われていることを知ることが出来る。したがって、ノードＤでは、残っている周波数f３を選択し、ノードＥにパケットを送信する。
　なお、ＣＡＩには、使用された周波数のほか、送信元において検出された、その周波数のCINR等の通信品質が格納される。使用されていない周波数がない等の場合には、使用されている周波数のなかでもっとも通信品質の良い周波数を選択する。
　キャリアセンスにおいては、予め無線ネットワークにおいて使用される周波数を設定しておき、当該周波数の電波がどの程度の強度で受信されるかを検出し、電波の強度によってキャリアが存在するか否かを判断する。判断する際には、受信電波の強度に、予め設計者が設定した閾値を用意しておき、この閾値と受信電波強度とを比較することにより、キャリアが存在するか否かを判断する。
　図６は、本実施形態の通信ノードの処理の一例を説明するフローチャートである。
　Ｓ１０において、自分宛のパケットが到来してきたか否かを判断する。ここでは、自分宛のパケットが到来するまで待機する。Ｓ１１において、自分宛のパケットが送られてきた場合には、パケットを受信する。Ｓ１２において、チャネル割当情報を取得する。チャネル割当情報には、送信元の使用周波数とチャネル状況（通信品質）が入れられている。ここでは、周波数f１～f４までのチャネルを利用可能とする。チャネル割当情報の通信品質から、送信元での通信品質が分かる。
　Ｓ１３において、通信品質が良く、使用されていないチャネルを選択する。使用されていないチャネルは、０ｄＢなどとなっているので、これらのうちから１つの周波数を選択する。未使用周波数が無い場合には、使用済み周波数のうち、通信品質の良い周波数を選択する。未使用周波数が無い場合には、通信品質が良い周波数を選択し、自装置で送信を行なうことにより、その周波数の通信品質が悪くなりすぎないことが期待される。例えば、S12で取得したチャネル割当情報が、周波数f１ CINR=10dB、周波数f2 CINR=20dB、周波数f3 Used ChannelI（送信元が使っているチャネル）、周波数f4 CINR=0dBである場合には、CINR=0dB（未使用と考えられる）である周波数（チャネル）f４を選択する。
　Ｓ１４において、チャネルの通信品質を測定する。すなわち、自装置におけるチャネルの通信品質を測定する。例えば、周波数f１ CINR=30dB、周波数f2 CINR=10dB、周波数f3CINR=20dB周波数f4 Used ChannelI（自身が使う予定チャネル）等の通信品質のデータが得られると、Ｓ１５において、チャネル割当情報部の通信品質情報を更新し、次の通信ノードに送信するパケットに挿入する。そして、Ｓ１６において、Ｓ１３で選んだチャネルで送信先に転送する。ここでは、周波数f４で送信して、処理を終了する。
　図７は、通信ノードのブロック構成図である。
　図７において、アンテナ２２から受信したデータは、ＲＦ受信機１１において、ダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器１２に入力される。Ａ／Ｄ変換器１２でアナログ信号をデジタル信号に変換し、デコーダ１３において、デコードする。デコードされたデータは、ルーティング情報処理部・データ処理部１４において、ルーティング情報、データの処理が行われる。Ａ／Ｄ変換器１２からは、通信品質計算部１８に信号が入力され、各チャネルの通信品質が測定される。各チャネルの通信品質の測定は、アンテナの受信周波数を、無線ネットワークで使用される周波数にチューニングし、チューニングした周波数の受信電波強度を検出することにより行なう。受信電波強度内の信号成分の強度とその他の強度との比を取ることによりCINRを測定することが出来る。通信品質計算部１８は、周波数選択信号を発振器２１に入力し、所定の周波数へのチューニングを行なうチャネルの周波数の発振波を出力させる。
　また、通信品質計算部１８からの通信品質情報は、送信チャネル選択部１９に入力される。送信チャネル選択部１９は、通信品質情報から最も通信品質の良いチャネルを選択し、その選択されたチャネルの周波数にあわせるための制御信号を、発振器２０とエンコーダ１５に入力する。
　ルーティング情報処理部・データ処理部１４は、送信データを生成し、エンコーダ１５に入力する。エンコーダ１５は、送信データを符号化し、Ｄ／Ａ変換器１６に入力する。Ｄ／Ａ変換器１６は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、ＲＦ送信機１７でアップコンバートして、アンテナ２２から送信させる。
　以上の本実施形態では、送信に既に使われた周波数情報だけを利用するため、ネットワークを構成する全ての通信ノードの周波数情報を必要としない。したがって、送信元が送信する際に、当該送信元の周波数情報も同時に送るため、ネットワークを構成する全ての通信ノードの周波数情報を全ての通信ノードが知る必要が無いため、そのための転送が不要で、転送を効率よくすることができる。
１０－１～１０－４　　　通信ノード
１０－５　　　通信ノード（基地局）
１１　　　ＲＦ受信機
１２　　　Ａ／Ｄ変換器
１３　　　デコーダ
１４　　　ルーティング情報処理部・データ処理部
１５　　　エンコーダ
１６　　　Ｄ／Ａ変換器
１７　　　ＲＦ送信機
１８　　　通信品質計算部
１９　　　送信チャネル選択部
２０、２１　　　発振器
２２　　　アンテナ

Claims (6)

  1. 　複数の通信ノードが接続され、マルチホップで複数の周波数を用いたカット＆スルー方式で通信が行われるネットワークにおける、通信ノードであって、
    　自通信ノードが送信に使用する周波数の情報を、パケットに挿入して送信先の通信ノードに送信する送信部と、
    　受信したパケットに挿入された周波数の情報から、送信元の通信ノードで使用されていない周波数を選択して、自装置の送信用周波数とする周波数選択部と、
    を備えることを特徴とする通信ノード。
  2. 　前記周波数の情報として通信品質の情報を含み、前記通信ノードは、使用可能な周波数のキャリアセンスを行い、通信品質の最も良い周波数を送信周波数として設定することを特徴とする請求項１に記載の通信ノード。
  3. 　前記通信ノードは、無指向性のアンテナを備えることを特徴とする請求項１に記載の通信ノード。
  4. 　複数の通信ノードが接続され、マルチホップで複数の周波数を用いたカット＆スルー方式で通信が行われるネットワークにおける、通信ノードの通信方法であって、
    　自通信ノードが送信に使用する周波数の情報を、パケットに挿入して送信先の通信ノードに送信し、
    　受信したパケットに挿入された周波数の情報から、送信元の通信ノードで使用されていない周波数を選択して、自装置の送信用周波数とする、
    ことを特徴とする通信方法。
  5. 　前記周波数の情報として通信品質の情報を含み、前記通信ノードは、使用可能な周波数のキャリアセンスを行い、通信品質の最も良い周波数を送信周波数として設定することを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
  6. 　前記通信ノードは、無指向性のアンテナを備えることを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
     
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