JP6016646B2 - ノード - Google Patents

Description

本発明は、無線メッシュネットワークを構成するノードに関する。

従来、既存のネットワークインフラを用いることなく、無線通信機器間で通信を可能にする無線メッシュ（アドホック）ネットワークでは、数々のルーティングプロトコル（アドホックルーティングプロトコル）が提案されている（例えば、下記非特許文献１〜３参照）。

アドホックルーティングプロトコルでは、経路構築のメトリック（評価尺度）として、ホップ数を用いることが単純かつ一般的である。始点から終点のホップ数を最短にすることで、パケット中継に要するネットワークリソースを最小化し、伝送時間を短縮する狙いがある。しかしながら、ホップ数を減少させることはノード間の距離が離れることと同意であり、無線リンクの到達率を低下させる問題があった。

そのため、下記非特許文献３では、経路構築のメトリックにＯｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎと呼ばれる指標を採用し、ＯＦ０（下記非特許文献４参照）またはＭＲＨＯＦ（Minimum Rank with Hysteresis Objective Function）（下記非特許文献５参照）を用いることが検討されている。

具体的に、下記非特許文献４に示すＯＦ０では、Ｒａｎｋと呼ばれるホップ数を基本とするメトリックを採用している。無線通信機器では、各リンクに対して運用者が予め設定した指標で数値化し、リンクをホップする度にホップ数の重みに乗じた加算を行い、最終的にＲａｎｋが小さくなる経路を選択する。

また、下記非特許文献５に示すＭＲＨＯＦでは、無線通信機器は、ＥＴＸ（Expected Transmission Count）と呼ばれる各リンクでのパケット損失率に基づいたメトリックを用いてＲａｎｋを決定している。

ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）：ＲＦＣ４７２８ ＡＯＤＶ（Ａｄ Ｈｏｃ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）：ＲＦＣ３５６１ ＲＰＬ： ＩＰｖ６ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：ＲＦＣ６５５０ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｚｅｒｏ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｌｏｓｓｙ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＲＰＬ）：ＲＦＣ６５５２ Ｔｈｅ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｒａｎｋ ｗｉｔｈ Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＲＦＣ６７１９

しかしながら、上記従来の技術によれば、アドホックルーティングプロトコルでは、無線リンクのホップ数を最小にする方法、無線リンクをＲＳＳＩ、ＢＥＲ、ＰＥＲ等を混合したメトリックにて数値化し、リンクをホップする毎に、メトリックを加算（または重み付加算）し、宛先までのメトリック値が最小になる方法等で経路を選択している。そのため、経路選択を行う端末は、直前のリンクメトリックについては詳細な情報を得ることが可能だが、それ以降の経路上のリンクは加算値のみでしか把握できず、所望する通信品質を満たす経路か否かの判定が困難である、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アドホックルーティングプロトコルにおいて、経路全体において所望する通信品質を満たす経路を選択可能なノードを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ゲートウェイと複数のノードから構成される無線メッシュネットワークにおける前記ノードであって、他ノードまたは前記ゲートウェイから受信した信号またはメッセージに基づいて、当該他ノードまたは当該ゲートウェイと自ノードとの間の経路の無線リンクの品質を、１つ以上の閾値を用いて複数の品質レベルのいずれかにレベル分けする判定を行うリンク品質判定手段と、前記他ノードから受信したメッセージに含まれる、当該他ノードから前記ゲートウェイまでの経路の無線リンクの品質の情報である経路統計情報および前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を取得し、取得した当該他ノードの経路統計情報と前記リンク品質判定手段で判定された品質レベルの情報を統合し、また、自ノードから送信するメッセージに、自ノードの経路統計情報および前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を含めて送信する制御を行うメッセージ処理手段と、前記メッセージ処理手段で統合された統合後経路統計情報を、自ノードから前記ゲートウェイまでの経路統計情報として記録する経路統計情報記録手段と、前記ゲートウェイまでのホップ数の情報および次ホップの宛先の情報を記録する経路テーブル記録手段と、前記経路テーブル記録手段に記録された情報に基づいて、送信する信号またはメッセージの経路を判断するルーティング処理手段と、備え、前記メッセージ処理手段は、複数の他ノードからメッセージを受信した場合、各ノードの統合後経路統計情報に基づいて、１つの統合後経路統計情報を選択する、ことを特徴とする。

本発明によれば、アドホックルーティングプロトコルにおいて、経路全体において所望する通信品質を満たす経路を選択できる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。 図２は、ノードの構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１のノードがそれぞれの経路統計情報記録部に保持する経路統計情報を示す図である。 図４は、実施の形態１のノードがそれぞれ経路テーブル記録部に保持する経路テーブルを示す図である。 図５は、ゲートウェイの構成例を示す図である。 図６は、無線メッシュネットワークにノードが参入するときの参入ノードの動作を示す図である。 図７は、無線メッシュネットワークにノードが参入するときの既参入ノードの動作を示す図である。 図８は、無線メッシュネットワークに参入するノードにおける経路統計情報記録部および経路テーブル記録部の登録処理を示すフローチャートである。 図９は、次ホップノードとしてノード既参入を選択した参入ノードが記憶する経路統計情報記録部および経路テーブル記録部の内容を示す図である。 図１０は、無線メッシュネットワークに参入する参入ノードがゲートウェイ宛の登録要求メッセージを送信する動作を示す図である。 図１１は、無線メッシュネットワークに参入するノードに対してゲートウェイが登録応答メッセージを送信する動作を示す図である。 図１２は、実施の形態２の無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。 図１３は、実施の形態２のノードがそれぞれの経路統計情報記録部に保持する経路統計情報を示す図である。 図１４は、無線メッシュネットワークのノードにおける経路統計情報記録部および経路テーブル記録部の登録処理を示すフローチャートである。 図１５は、無線メッシュネットワークにおいてゲートウェイから下り経路探索メッセージが転送されていく様子を示す図である。 図１６は、本実施の形態のノードがそれぞれの経路統計情報記録部に保持する経路統計情報を示す図である。 図１７は、無線メッシュネットワークにおいてノードから下り経路探索応答メッセージが転送されていく様子を示す図である。 図１８は、本実施の形態のノードがそれぞれの経路統計情報記録部に保持する経路統計情報を示す図である。 図１９は、実施の形態３の無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。 図２０は、リンクエラー発生後にノードがｐａｒｅｎｔを変更した後の無線メッシュネットワークの状態を示す図である。

以下に、本発明にかかるノードの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。無線メッシュネットワーク１０００は、複数のノード１０１−ａ〜１０１−ｋと、ゲートウェイ２０１と、から構成されており、各ノード間およびゲートウェイ２０１とノードとの間は、無線リンク３０１−ａ〜３０１−ｋによって接続されている。ここでは、ノード１０１−ａ〜１０１−ｋは、自律的にネットワークを構成する。なお、以降の説明において、各ノードを区別しないときは単にノード１０１と呼ぶことがあり、各無線リンクを区別しないときは単に無線リンク３０１と呼ぶことがある。

つづいて、各装置の構成について説明する。図２は、ノードの構成例を示す図である。ノード１０１は、アンテナ部１０２と、無線通信部１０３と、リンク品質判定部１０４と、メッセージ処理部１０５と、ルーティング処理部１０６と、経路統計情報記録部１０７と、経路テーブル記録部１０８と、を備える。

アンテナ部１０２は、無線リンク３０１を介して他のノード１０１またはゲートウェイ２０１と接続し、信号・メッセージを送受信する。無線通信部１０３は、アンテナ部１０２で受信した他ノード１０１またはゲートウェイ２０１からの信号・メッセージを復調し、また、自身から送信する信号・メッセージを変調する。リンク品質判定部１０４は、アンテナ部１０２、無線通信部１０３で受信した他ノード１０１またはゲートウェイ２０１からの信号・メッセージについて、自ノードと接続する無線リンク３０１の品質を判定する。リンク品質判定部１０４では、隣接ノード１０１またはゲートウェイ２０１との間の無線リンク３０１の品質を、予め設定した１つ以上の閾値に基づいて、複数ある品質レベルのいずれかにレベル分けする。メッセージ処理部１０５は、受信したメッセージに基づいて実行すべき処理を判断する。また、メッセージ処理部１０５は、他ノード１０１から受信したメッセージに含まれる、当該他ノード１０１からゲートウェイ２０１までの経路リンク品質（経路統計情報）を取得する。ルーティング処理部１０６は、メッセージを送信・転送する時の宛先、経路を判断する。経路統計情報記録部１０７は、リンク品質判定部１０４で判定された無線リンク３０１の品質、および、メッセージ処理部１０５が取得した他ノード１０１におけるゲートウェイ２０１までの経路リンク品質（経路統計情報）が統合された経路統計情報を記録する。経路テーブル記録部１０８は、メッセージを宛先（ゲートウェイ２０１）まで送信するための次ホップと宛先までのホップ数を記録する。

ここで、各記録部の構成について説明する。図３は、本実施の形態のノード１０１−ａ〜１０１−ｋがそれぞれの経路統計情報記録部１０７に保持する経路統計情報を示す図である。経路統計情報には、各ノード１０１からゲートウェイ２０１までの経路上に存在する無線リンク３０１の品質レベルの統計数が記載される。例えば、ノード１０１−ｇでは、ゲートウェイ２０１までの経路上に、品質レベルＡの無線リンク３０１が１つ、品質レベルＢの無線リンク３０１が１つ、品質レベルＣの無線リンク３０１が１つ、あることを示している。テンポラリ領域（ｔｍｐ）は、他のノード１０１から受信した経路統計情報を一時的に保持しておく領域である。なお、図３では、品質レベルが４つ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の場合について説明したが、一例であり、これに限定するものではない。

また、図４は、本実施の形態のノード１０１−ａ〜１０１−ｋがそれぞれ経路テーブル記録部１０８に保持する経路テーブルを示す図である。経路テーブルには、各ノード１０１からゲートウェイ２０１までのホップ数、およびゲートウェイ２０１に向けてメッセージを送信する場合の次ホップノード１０１が記載されている。

つぎに、ゲートウェイ２０１の構成について説明する。図５は、ゲートウェイ２０１の構成例を示す図である。ゲートウェイ２０１は、アンテナ部２０２と、無線通信部２０３と、メッセージ処理部２０４と、下りルーティング処理部２０５と、データベース２０６と、下り経路テーブル記録部２０７と、を備える。

アンテナ部２０２は、無線リンク３０１を介してノード１０１と接続し、信号・メッセージを送受信する。無線通信部２０３は、アンテナ部２０２で受信したノード１０１からの信号・メッセージを復調し、また、自身から送信する信号・メッセージを変調する。メッセージ処理部２０４は、受信したメッセージに基づいて実行すべき処理を判断する。下りルーティング処理部２０５は、送信するメッセージの宛先ノード１０１および経由ノード１０１を決定する。データベース２０６は、各ノード１０１から収集したデータを保持する。下り経路テーブル記録部２０７は、送信するメッセージの宛先ノード１０１までの経路を保持する。

つづいて、無線メッシュネットワーク１０００において、新たにノード１０１−ｎが参入する場合のノード１０１およびゲートウェイ２０１の動作について説明する。図６は、無線メッシュネットワーク１０００にノード１０１−ｎが参入するときの（参入）ノード１０１−ｎの動作を示す図である。まず、ノード１０１−ｎは、無線メッシュネットワーク１０００に参入する際、メッセージ処理部１０５で参入要求メッセージを作成し、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で、隣接ノード１０１に対して参入要求メッセージをブロードキャスト送信する。なお、ノード１０１−ｎの構成は、他のノード１０１−ａ〜１０１−ｋの構成と同様である。

図７は、無線メッシュネットワーク１０００に（参入）ノード１０１−ｎが参入するときの（既参入）ノード１０１−ｉ，１０１−ｊ，１０１−ｋの動作を示す図である。ノード１０１−ｉ，１０１−ｊ，１０１−ｋでは、アンテナ部１０２、無線通信部１０３経由で参入要求メッセージを受信すると、メッセージ処理部１０５が、参入要求メッセージに対する応答である参入応答メッセージを作成することを判断すると、経路統計情報記録部１０７から自身の経路統計情報を取得し、また、経路テーブル記録部１０８からホップ数の情報を取得し、経路統計情報およびゲートウェイ２０１から自身までのホップ数の情報を含む参入応答メッセージを作成し、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で、ノード１０１−ｎに対して参入応答メッセージをユニキャスト送信する。

ノード１０１−ｎでは、アンテナ部１０２、無線通信部１０３経由でノード１０１−ｉ，１０１−ｊ，１０１−ｋからの参入応答メッセージを受信すると、メッセージ処理部１０５等において、図８に示すフローチャートに従って参入応答メッセージを処理する。図８は、無線メッシュネットワーク１０００に参入するノード１０１−ｎにおける経路統計情報記録部１０７および経路テーブル記録部１０８の登録処理を示すフローチャートである。

ノード１０１−ｎでは、リンク品質判定部１０４が、参入応答メッセージを受信した際のリンク品質を判定し、ランク分けする（ステップＳ１０１）。具体的に、図７に示す例では、ノード１０１−ｉとの間の無線リンク３０１の品質レベルはＣ、ノード１０１−ｊとの間の無線リンク３０１の品質レベルはＢ、ノード１０１−ｋとの間の無線リンク３０１の品質レベルはＡとなる。

メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに記載されている当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１の経路統計情報を取得し、取得した経路統計情報とリンク品質判定部１０４でランク分けされた品質レベルの情報を統合する（ステップＳ１０２）。統合して生成された経路統計情報を、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１についての経路統計情報とする。

メッセージ処理部１０５は、経路テーブル記録部１０８を参照する（ステップＳ１０３）。何も経路が登録されていない場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録する。また、メッセージ処理部１０５は、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１について生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７に登録する（ステップＳ１０４）。

一方、経路テーブル記録部１０８に既に経路が登録されている場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、経路統計情報記録部１０７に記録されている現在の経路統計情報を取得し（ステップＳ１０５）、参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１について生成した経路統計情報と現在の（既存）経路統計情報の各品質レベルの数を比較する（ステップＳ１０６〜Ｓ１１３）。

まず、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数が既存経路統計情報の品質レベルＤの数より少ないかどうかを確認する（ステップＳ１０６）。参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＤの数が少ない場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、参入応答メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７に登録する（ステップＳ１０４）。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数が既存経路統計情報の品質レベルＤの数以上の場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数と既存経路統計情報の品質レベルＤの数が同数かどうかを確認する（ステップＳ１０７）。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数と既存経路統計情報の品質レベルＤの数が同数の場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、つぎに、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数が既存経路統計情報の品質レベルＣの数より少ないかどうかを確認する（ステップＳ１０８）。参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＣの数が少ない場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、参入応答メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７に登録する（ステップＳ１０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数と既存経路統計情報の品質レベルＤの数が同数でない場合、すなわち、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＤの数が多い場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、処理を終了する。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数が既存経路統計情報の品質レベルＣの数以上の場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数と既存経路統計情報の品質レベルＣの数が同数かどうかを確認する（ステップＳ１０９）。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数と既存経路統計情報の品質レベルＣの数が同数の場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、つぎに、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が既存経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計より少ないかどうかを確認する（ステップＳ１１０）。参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が少ない場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、参入応答メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７に登録する（ステップＳ１０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数と既存経路統計情報の品質レベルＣの数が同数でない場合、すなわち、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＣの数が多い場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、処理を終了する。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が既存経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計以上の場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計と既存経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が同数かどうかを確認する（ステップＳ１１１）。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計と既存経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が同数の場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、つぎに、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数が既存経路統計情報の品質レベルＡの数より多いかどうかを確認する（ステップＳ１１２）。参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数が多い場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、参入応答メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７に登録する（ステップＳ１０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計と既存経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が同数でない場合、すなわち、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が多い場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、処理を終了する。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数が既存経路統計情報の品質レベルＡの数以下の場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と既存経路統計情報の品質レベルＡの数が同数かどうかを確認し、また、経路テーブル記録部１０８に登録されている受信電力レベルＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）と参入応答メッセージ受信時の受信電力レベルＲＳＳＩを比較する（ステップＳ１１３）。

参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と既存経路統計情報の品質レベルＡの数が同数であって、経路テーブル記録部１０８に登録されている受信電力レベルＲＳＳＩと参入応答メッセージ受信時の受信電力レベルＲＳＳＩを比較した結果、参入応答メッセージ受信時の電力レベルＲＳＳＩの方が大きい場合（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該参入応答メッセージ送信元の隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、参入応答メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７に登録する（ステップＳ１０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と既存経路統計情報の品質レベルＡの数が同数でない場合、すなわち、参入応答メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数が少ない場合、または／および、参入応答メッセージ受信時の電力レベルＲＳＳＩが経路テーブル記録部１０８に登録されている受信電力レベルＲＳＳＩ以下の場合（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、処理を終了する。

ノード１０１−ｎは、上記処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１１３）を、参入応答メッセージを受信した数だけ繰り返し実行し、自身が参入要求メッセージを送信してから一定時間経過後、参入応答メッセージの受付を締め切り、その時に経路テーブル記録部１０８に記載されているｐａｒｅｎｔを無線メッシュネットワーク１０００の上り次ホップノード１０１とする。そして、ノード１０１−ｎは、ゲートウェイ２０１宛の登録要求メッセージを、経路テーブル記録部１０８に記載されている上り次ホップノード１０１に対してユニキャスト送信する。

図７に示す無線メッシュネットワーク１０００のノード１０１−ｎにおいて、ノード１０１−ｉから受信した参入応答メッセージの品質レベルはＣ、参入応答メッセージ中の統計経路情報は品質レベルＡ：２、品質レベルＢ：１であり、ノード１０１−ｊから受信した参入応答メッセージの品質レベルはＢ、参入応答メッセージ中の統計経路情報は品質レベルＡ：２、品質レベルＢ：１であり、ノード１０１−ｋから受信した参入応答メッセージの品質レベルはＡ、参入応答メッセージ中の統計経路情報は品質レベルＡ：２、品質レベルＣ：１である。ノード１０１−ｎは、ノード１０１−ｉ，１０１−ｊ，１０１−ｋから受信した参入応答メッセージについて図８に示す上記処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１１３）を繰り返し実行すると、次ホップノード１０１としてノード１０１−ｊを選択することになる。

図９は、次ホップノードとして（既参入）ノード１０１−ｊを選択した（参入）ノード１０１−ｎが記憶する経路統計情報記録部１０７および経路テーブル記録部１０８の内容を示す図である。ノード１０１−ｎにおいて、経路統計情報記録部１０７には、ノード１０１−ｊからの参入応答メッセージから取得した統計経路情報に対して自身とノード１０１−ｊ間の品質レベルＢの情報を追加した品質レベルＡ：２、品質レベルＢ：２という統計経路情報が記録されており、また、経路テーブル記録部１０８には、ノード１０１−ｊからの参入応答メッセージから取得したホップ数に１を加算してホップ数を４とし、ノード１０１−ｊをｐａｒｅｎｔとした経路テーブルが記録されている。このように、ノード１０１−ｎは、ノード１０１−ｊを上りの次ホップノード１０１として選択することで、品質ランクＡ，Ｂの無線リンク３０１のみで経路構築が可能となる。

図１０は、無線メッシュネットワーク１０００に（参入）ノード１０１−ｎが参入するときノード１０１−ｎからゲートウェイ２０１宛の登録要求メッセージを送信する動作を示す図である。ノード１０１−ｎでは、ルーティング処理部１０６が、経路テーブル記録部１０８に記録されているｐａｒｅｎｔのノード１０１−ｊの情報を取得し、メッセージ処理部１０５が、ゲートウェイ２０１宛の参入登録メッセージを生成し、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由でノード１０１−ｊに対してユニキャスト送信する。

ノード１０１−ｊでは、メッセージ処理部１０５が、ノード１０１−ｎから受信した登録要求メッセージがゲートウェイ２０１宛であることを確認すると、登録要求メッセージに記載されているソースルートに自身のノードＩＤを追記し、ルーティング処理部１０６が取得した自身の経路テーブル記録部１０８に記録されているｐａｒｅｎｔのノード１０１−ｅに対して、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で登録要求メッセージを転送する。

ノード１０１−ｅでは、メッセージ処理部１０５が、ノード１０１−ｊから受信した登録要求メッセージがゲートウェイ２０１宛であることを確認すると、登録要求メッセージに記載されているソースルートに自身のノードＩＤを追記し、ルーティング処理部１０６が取得した自身の経路テーブル記録部１０８に記録されているｐａｒｅｎｔのノード１０１−ｂに対して、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で登録要求メッセージを転送する。

ノード１０１−ｂでは、メッセージ処理部１０５が、ノード１０１−ｅから受信した登録要求メッセージがゲートウェイ２０１宛であることを確認すると、登録要求メッセージに記載されているソースルートに自身のノードＩＤを追記し、ルーティング処理部１０６が取得した自身の経路テーブル記録部１０８に記録されているｐａｒｅｎｔのゲートウェイ２０１に対して、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で登録要求メッセージを転送する。

ゲートウェイ２０１では、ノード１０１−ｎからの登録要求メッセージを受信すると、メッセージ処理部２０４が、自身の下り経路テーブル記録部２０７にノード１０１−ｎを登録し、さらに、当該登録要求メッセージに記載されているソースルートに基づいて下り経路テーブルを更新する。

図１１は、無線メッシュネットワーク１０００にノード１０１−ｎが参入するときにゲートウェイ２０１がノード１０１−ｎ宛に登録応答メッセージを送信する動作を示す図である。ゲートウェイ２０１がノード１０１−ｎ宛の登録応答メッセージを送信し、無線メッシュネットワーク１０００への参入を許可する様子を示すものである。ゲートウェイ２０１では、下りルーティング処理部２０５が、自身の下り経路テーブル記録部２０７の内容に基づいてノード１０１−ｎまでのホップするノード１０１を指定したソースルートを作成し、メッセージ処理部２０４が、ソースルートを記載した登録応答メッセージを作成し、ノード１０１−ｂに対して、無線通信部２０３、アンテナ部２０２経由で当該登録応答メッセージをユニキャスト送信する。

登録応答メッセージを受信したノード１０１−ｂは、登録応答メッセージに記載されているソースルートを参照し、ノード１０１−ｅに登録応答メッセージを転送する。

登録応答メッセージを受信したノード１０１−ｅは、登録応答メッセージに記載されているソースルートを参照し、ノード１０１−ｊに登録応答メッセージを転送する。

登録応答メッセージを受信したノード１０１−ｊは、登録応答メッセージに記載されているソースルートを参照し、ノード１０１−ｎに登録応答メッセージを転送する。

ノード１０１−ｎは、登録応答メッセージを受信すると、ゲートウェイ２０１に自身を登録できたとして参入処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線メッシュネットワークを構成するノードは、ゲートウェイまでの無線リンクの品質レベルをランク分けして経路統計情報として記録し、無線メッシュネットワークへ新規に参入するノードは、参入する際、隣接する各ノードから経路統計情報を取得する。これにより、参入するノードは、隣接ノードとの間の無線リンクの品質だけでなく、送信元から宛先までの無線リンクの状態を経路統計情報として取得することで、無線メッシュネットワーク内での経路全体の無線リンクの品質を考慮した経路を選択できることから、経路全体において所望する通信品質を満たす経路を選択することができる。

なお、本実施の形態では、参入するノード１０１が、図８のフローチャートの処理に基づいて経路を選択したが、これに限定するものではなく、単に、複数ある品質レベルのうち品質レベルの低い方の無線リンクが少ないものを選択してもよいし、複数ある品質レベルのうち品質レベルの高い方の無線リンクが多いものを選択してもよい。

また、本実施の形態では、経路のランク決定に受信時のＲＳＳＩを用いたが、ＢＥＲ（Bit Error Rate）、ＰＥＲ（Packet Error Rate）、メッセージの再送回数等、その他の指標を用いてもよい。また、これらの指標を２つ以上組み合わせて用いてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、ノード１０１が無線メッシュネットワーク１０００に参入する際に、参入ノード１０１が、隣接ノード１０１からゲートウェイ２０１までの経路統計情報を取得することで、経路全体のリンク品質を考慮して経路選択を実施した。本実施の形態では、ゲートウェイ２０１から既参入ノード１０１を探索する際においても、経路全体のリンク品質を考慮した経路探索を行う。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１２は、本実施の形態の無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。無線メッシュネットワーク１００１は、複数のノード１０１−ａ〜１０１−ｆと、ゲートウェイ２０１と、から構成されており、各ノード１０１間およびゲートウェイ２０１とノード１０１との間は、無線リンク３０１−ａ〜３０１−ｆによって接続されている。ここでは、ノード１０１−ａ〜１０１−ｆは、自律的にネットワークを構成する。なお、ノード１０１−ａ〜１０１−ｆおよびゲートウェイ２０１の構成は実施の形態１と同様である。

図１３は、本実施の形態のノード１０１−ａ〜１０１−ｆがそれぞれの経路統計情報記録部１０７に保持する経路統計情報を示す図である。フォーマットは実施の形態１と同様である。

つづいて、無線メッシュネットワーク１００１において、ゲートウェイ２０１が経路探索を行う場合のノード１０１およびゲートウェイ２０１の動作について説明する。無線メッシュネットワーク１００１では、周辺環境の変化によって無線リンク３０１がリンクエラーになる場合がある。ゲートウェイ２０１は、従来と同様、各ノード１０１からのリンクエラー報告、または定期的に収集しているデータが未到達になったことから、ノード１０１のリンクエラーを検出することができる。ここでは、ゲートウェイ２０１が、ノード１０１−ｅへの無線リンク３０１−ｅのリンクエラーを検出した場合について説明する。

ゲートウェイ２０１では、ノード１０１−ｅのリンクエラーを検出すると、メッセージ処理部２０４が、下り経路テーブル記録部２０７の当該ノード接続情報をリンクエラーに更新し、下り経路探索メッセージを作成して、無線通信部２０３、アンテナ部２０２経由で、下り経路探索メッセージをブロードキャスト送信する。

ノード１０１−ａ，１０１−ｂ，１０１−ｄでは、アンテナ部１０２、無線通信部１０３経由でゲートウェイ２０１からの下り経路探索メッセージを受信すると、メッセージ処理部１０５等において、図１４に示すフローチャートに従って下り経路探索メッセージを処理する。図１４は、無線メッシュネットワーク１００１のノード１０１−ａ〜１０１−ｆにおける経路統計情報記録部１０７および経路テーブル記録部１０８の登録処理を示すフローチャートである。

下り経路探索メッセージを受信したノード１０１では、リンク品質判定部１０４が、下り経路探索メッセージを受信した際のリンク品質を判定し、ランク分けする（ステップＳ２０１）。具体的に、図１２に示す例では、ノード１０１−ａにおいて無線リンク３０１−ａの品質レベルはＡ、ノード１０１−ｂにおいて無線リンク３０１−ｂの品質レベルはＡ、ノード１０１−ｄにおいて無線リンク３０１−ｄの品質レベルはＣとなる。

メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージが他のノード１０１から転送されてきた場合には、下り経路探索メッセージに記載されている当該下り経路探索メッセージ転送元の隣接ノード１０１の経路統計情報を取得し、取得した経路統計情報とリンク品質判定部１０４でランク分けされた品質レベルの情報を統合する（ステップＳ２０２）。統合して生成された経路統計情報を、当該下り経路探索メッセージ転送元の隣接ノード１０１についての経路統計情報とする。なお、ゲートウェイ２０１から直接下り経路探索メッセージを受信したノード１０１−ａ，１０１−ｂ，１０１−ｄについては、受信した下り経路探索メッセージに経路統計情報は含まれていないので、リンク品質判定部１０４でランク分けされた品質レベルの情報を経路統計情報とする。

メッセージ処理部１０５は、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域を参照する（ステップＳ２０３）。何も情報が登録されていない場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録する。また、メッセージ処理部１０５は、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１について生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録する（ステップＳ２０４）。

一方、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に既に情報が登録されている場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に記録されている経路統計情報を取得し（ステップＳ２０５）、下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１について生成した経路統計情報と現在の（既存）経路統計情報のテンポラリ領域に記録されている各品質レベルの数を比較する（ステップＳ２０６〜Ｓ２１３）。

まず、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＤの数より少ないかどうかを確認する（ステップＳ２０６）。下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＤの数が少ない場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、当該下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録する（ステップＳ２０４）。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＤの数以上の場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＤの数が同数かどうかを確認する（ステップＳ２０７）。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＤの数が同数の場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、つぎに、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＣの数より少ないかどうかを確認する（ステップＳ２０８）。下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＣの数が少ない場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、当該下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録する（ステップＳ２０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＤの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＤの数が同数でない場合、すなわち、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＤの数が多い場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、処理を終了する。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＣの数以上の場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＣの数が同数かどうかを確認する（ステップＳ２０９）。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＣの数が同数の場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、つぎに、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計より少ないかどうかを確認する（ステップＳ２１０）。下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が少ない場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、当該下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録する（ステップＳ２０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＣの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＣの数が同数でない場合、すなわち、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＣの数が多い場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、処理を終了する。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計以上の場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が同数かどうかを確認する（ステップＳ２１１）。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が同数の場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、つぎに、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数より多いかどうかを確認する（ステップＳ２１２）。下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数が多い場合（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、当該下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録する（ステップＳ２０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が同数でない場合、すなわち、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数と品質レベルＢの数の合計が多い場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、処理を終了する。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数が既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数以下の場合（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数が同数かどうかを確認し、また、経路テーブル記録部１０８に登録されている受信電力レベルＲＳＳＩと下り経路探索メッセージ受信時の受信電力レベルＲＳＳＩを比較する（ステップＳ２１３）。

下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数が同数であって、経路テーブル記録部１０８に登録されている受信電力レベルＲＳＳＩと下り経路探索メッセージ受信時の受信電力レベルＲＳＳＩを比較した結果、下り経路探索メッセージ受信時の電力レベルＲＳＳＩの方が大きい場合（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージに含まれるゲートウェイ２０１までのホップ数に１を加算して自身からゲートウェイ２０１までのホップ数とし、当該下り経路探索メッセージ送信元の隣接ゲートウェイ２０１または隣接ノード１０１をｐａｒｅｎｔとして、経路テーブル記録部１０８に登録し、当該下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報を、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録する（ステップＳ２０４）。

なお、メッセージ処理部１０５は、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の品質レベルＡの数と既存経路統計情報のテンポラリ領域の品質レベルＡの数が同数でない場合、すなわち、下り経路探索メッセージから生成した経路統計情報の方が品質レベルＡの数が少ない場合、または／および、下り経路探索メッセージ受信時の電力レベルＲＳＳＩが経路テーブル記録部１０８に登録されている受信電力レベルＲＳＳＩ以下の場合（ステップＳ２１３：Ｎｏ）、処理を終了する。

各ノード１０１は、上記処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２１３）を、下り経路探索メッセージを受信した数だけ繰り返し実行し、最初の下り経路探索メッセージを受信してから一定時間経過後、下り経路探索メッセージの受付を締め切り、テンポラリ領域の情報を、その時、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録されている情報で確定する。そして、各ノード１０１では、メッセージ処理部１０５が、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域に登録されている経路統計情報に対応する受信した下り経路探索メッセージに、当該下り経路探索メッセージから作成した経路統計情報を追記し、また、ソースルートに自身のノードＩＤを追記してブロードキャスト転送する。

図１５は、無線メッシュネットワーク１００１においてゲートウェイ２０１から下り経路探索メッセージが転送されていく様子を示す図である。ノード１０１−ａ，１０１−ｂ，１０１−ｄでは、最初の下り経路探索メッセージを受信してから一定時間が経過すると、下り経路探索メッセージの受付を締め切り、下り経路探索メッセージに同メッセージから作成した経路統計情報を追記し、また、ソースルートに自身のノードＩＤを追記してブロードキャスト転送する。

ノード１０１−ｃ〜１０１−ｆも上記処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２１３）と同様の動作を行う。これにより、無線メッシュネットワーク１００１では、ゲートウェイ２０１からの下り経路探索メッセージをフラッディングし、リンクエラーが発生しているノード１０１−ｅまでの下り経路探索メッセージを到達させることが可能となる。

ノード１０１−ｅは、自身をターゲットとする下り経路探索メッセージを受信すると、上記のノード１０１と同様、図１４に示すフローチャートの処理を行う。

図１６は、本実施の形態のノード１０１−ａ〜１０１−ｆがそれぞれの経路統計情報記録部１０７に保持する経路統計情報を示す図である。下り経路探索メッセージのフラッディングを実施した後の各ノード１０１がそれぞれの経路統計情報記録部１０７に保持する経路統計情報を示すものである。図１３の経路統計情報と比較して、それぞれのテンポラリ領域（ｔｍｐ）に、受信した下り経路探索メッセージに基づく無線リンクの品質情報が追加されていることが分かる。

さらに、ノード１０１−ｅでは、メッセージ処理部１０５が、最初に下り経路探索メッセージを受信してから一定時間が経過すると、経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域の情報をゲートウェイ２０１への経路情報として登録し、下り経路探索メッセージに記載されているソースルート（ノード１０１−ｂ／１０１−ｄ／ノード１０１−ｅ）を記載した下り経路探索応答メッセージを作成し、ゲートウェイ２０１を宛先とする下り経路探索応答メッセージを、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由でノード１０１−ｄに対してユニキャスト送信する。図１７は、無線メッシュネットワーク１００１においてノード１０１−ｅから下り経路探索応答メッセージが転送されていく様子を示す図である。ここでは、ノード１０１−ｅとノード１０１−ｆとの間が無線リンク３０１−ｅによって接続され、ノード１０１−ｄとノード１０１−ｂとの間が無線リンク３０１−ｄ´によって接続されている。

ノード１０１−ｄでは、メッセージ処理部１０５が、自身がソースルートに記載されている下り経路探索応答メッセージを受信すると、下り経路探索メッセージ受信時に作成した経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域の情報を経路情報として登録し、ルーティング処理部１０６が次ホップとして判断したソースルートに記載されている次ホップノード１０１−ｂに対して、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で下り経路探索応答メッセージを転送する。

ノード１０１−ｂでは、メッセージ処理部１０５が、自身がソースルートに記載されている下り経路探索応答メッセージを受信すると、下り経路探索メッセージ受信時に作成した経路統計情報記録部１０７のテンポラリ領域の情報を経路情報として登録し、ルーティング処理部１０６が次ホップとして判断した宛先のゲートウェイ２０１に対して、無線通信部１０３、アンテナ部１０２経由で下り経路探索応答メッセージを転送する。

下り経路探索応答メッセージを受信したゲートウェイ２０１では、メッセージ処理部２０４が、下り経路探索応答メッセージに記載されているソースルートを参照し、ノード１０１−ｅまでの経路情報を取得し、下り経路テーブル記録部２０７を更新する。

なお、下り経路探索応答メッセージを受信していないノード１０１−ａ，１０１−ｃ，１０１−ｆでは、下り経路探索メッセージを転送してから一定時間経過後、経路統計情報記録部１０７からテンポラリ領域の情報を削除する。図１８は、本実施の形態のノード１０１−ａ〜１０１−ｆがそれぞれの経路統計情報記録部１０７に保持する経路統計情報を示す図である。図１６と比較して、ノード１０１−ｂ，１０１−ｄ，１０１−ｅは、テンポラリ情報に基づいて経路統計情報を更新し、ノード１０１−ａ，１０１−ｃ，１０１−ｆは、テンポラリ領域の情報を削除した様子を示すものである。図１７に示すように、下り経路探索応答メッセージの送信元ノード１０１−ｅおよび転送するノード１０１−ｂ，１０１−ｄについては、テンポラリ情報に基づいて経路統計情報を更新する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、無線メッシュネットワークを構成するゲートウェイは、既に無線メッシュネットワークを構成しているノードについてリンクエラーを検出した場合、下り経路探索メッセージをブロードキャスト送信し、下り経路探索メッセージを受信したノードが、経路統計情報を含めて転送していくこととした。これにより、下り経路探索メッセージの宛先となるノードでは、実施の形態１と同様、無線メッシュネットワーク内での経路全体の無線リンクの品質を考慮した経路を選択できることから、経路全体において所望する通信品質を満たす経路を選択することができる。

なお、本実施の形態では、参入するノードが、図１４のフローチャートの処理に基づいて経路を選択したが、これに限定するものではなく、単に、複数ある品質レベルのうち品質レベルの低い方の無線リンクが少ないものを選択してもよいし、複数ある品質レベルのうち品質レベルの高い方の無線リンクが多いものを選択してもよい。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、ノード１０１またはゲートウェイ２０１から経路を構築・探索する際に経路全体のリンク品質を考慮する方法について説明した。本実施の形態では、ゲートウェイ２０１からのメッセージに経路統計情報を付加することで、ノード１０１の保持する経路テーブルを更新する。実施の形態１，２と異なる部分について説明する。

図１９は、本実施の形態の無線メッシュネットワークの構成例を示す図である。無線メッシュネットワーク１００２は、複数のノード１０１−ａ〜１０１−ｆと、ゲートウェイ２０１と、から構成されており、各ノード１０１間およびゲートウェイ２０１とノード１０１との間は、無線リンク３０１−ａ〜３０１−ｆによって接続されている。ここでは、ノード１０１−ａ〜１０１−ｆは、自律的にネットワークを構成する。なお、ノード１０１−ａ〜１０１−ｆおよびゲートウェイ２０１の構成は実施の形態１，２と同様である。

図１９において、ノード１０１−ｂは、ゲートウェイ２０１をｐａｒｅｎｔとしていたが、リンクエラーが発生したので、実施の形態２の手法に基づいて、経路テーブル記録部１０８に記録されているｐａｒｅｎｔの情報をゲートウェイ２０１からノード１０１−ａに変更し、経路統計情報記録部１０７に記録されている経路統計情報も更新する。図２０は、リンクエラー発生後にノード１０１−ｂがｐａｒｅｎｔを変更した後の無線メッシュネットワークの状態を示すものである。ノード１０１−ｂのｐａｒｅｎｔがゲートウェイ２０１からノード１０１−ａに変更されていることが分かる。ノード１０１−ｂとノード１０１−ａとの間は、無線リンク３０１−ｂ´によって接続されている。

ここで、ノード１０１−ｂのｐａｒｅｎｔがゲートウェイ２０１からノード１０１−ａに変更されたため、ノード１０１−ｂよりツリーの下流に存在するノード１０１−ｄ，１０１−ｅ，１０１−ｆでは、経路テーブル記録部１０８に記録されているゲートウェイ２０１までのホップ数および経路統計情報記録部１０７に記録されている経路統計情報の内容が実際の経路と異なり、不整合が生じることになる。

このような場合に対して、ゲートウェイ２０１は、ノード１０１−ｂの経路が変更になったことを検出すると、ノード１０１−ｄ，１０１−ｅ，１０１−ｆに対するメッセージに経路統計情報の領域を付加して送信する。

経路統計情報の領域を付加したメッセージを受信した中間ノード１０１−ｄは、当該メッセージ受信時のリンク品質を判定し、当該メッセージに記載されている経路統計情報と統合して、経路統計情報記録部１０７を上書きする。

また、経路統計情報の領域を付加したメッセージを受信した中間ノード１０１−ｄは、当該メッセージに記載されているソースルートを辿ることによって、ゲートウェイ２０１から自身までのホップ数を取得し、自身の経路テーブル記録部１０８を更新する。

中間ノード１０１−ｄは、自身の経路統計情報でメッセージの経路統計情報領域を上書きし、ソースルートに記載されている次ホップノードに対してメッセージを転送する。

上記メッセージの転送をメッセージの宛先ノード１０１−ｅ，１０１−ｆまで繰り返すことで、上流ノード１０１−ｂの経路変更によって発生する下流ノード１０１−ｄ，１０１−ｅ，１０１−ｆの経路テーブルおよび経路統計情報の不整合を是正することができる。

このように、本実施の形態では、ゲートウェイ２０１からの送信するメッセージに常に経路統計情報を記載することで、無線メッシュネットワーク１００２の経路状態を常に最新の状態に保つことが可能になる。

なお、ゲートウェイ２０１では、無線メッシュネットワーク１００２の接続変更を検出した場合のみ、任意のメッセージに経路統計情報を記載して送信するようにしてもよい。これにより、常に経路統計情報を記載する場合と比較して、通常時のメッセージ送信オーバヘッドを削減することができる。

また、実施の形態１〜３では、経路統計情報を、ゲートウェイ２０１までのリンク品質をランク別して累計した値としていたが、これに限定するものではなく、例えば、ソースルートと組み合わせることでリンク毎の品質、すなわち、各ノードのホップ位置と無線リンクの品質レベルを対応付けた情報を通知してもよい。

以上のように、本発明にかかるノードは、無線通信に有用であり、特に、無線メッシュネットワークに適している。

１０１−ａ〜１０１−ｋ，１０１−ｎ ノード、１０２ アンテナ部、１０３ 無線通信部、１０４ リンク品質判定部、１０５ メッセージ処理部、１０６ ルーティング処理部、１０７ 経路統計情報記録部、１０８ 経路テーブル記録部、２０１ ゲートウェイ、２０２ アンテナ部、２０３ 無線通信部、２０４ メッセージ処理部、２０５ 下りルーティング処理部、２０６ データベース、２０７ 下り経路テーブル記録部、３０１−ａ〜３０１−ｋ，３０１−ｂ´，３０１−ｄ´ 無線リンク。

Claims (15)

1. ゲートウェイと複数のノードから構成される無線メッシュネットワークにおける前記ノードであって、
   他ノードまたは前記ゲートウェイから受信した信号またはメッセージに基づいて、当該他ノードまたは当該ゲートウェイと自ノードとの間の経路の無線リンクの品質を、１つ以上の閾値を用いて複数の品質レベルのいずれかにレベル分けする判定を行うリンク品質判定手段と、
   前記他ノードから受信したメッセージに含まれる、当該他ノードから前記ゲートウェイまでの経路の無線リンクの品質の情報である経路統計情報および前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を取得し、取得した当該他ノードの経路統計情報と前記リンク品質判定手段で判定された品質レベルの情報を統合し、また、自ノードから送信するメッセージに、自ノードの経路統計情報および前記ゲートウェイまでのホップ数の情報を含めて送信する制御を行うメッセージ処理手段と、
   前記メッセージ処理手段で統合された統合後経路統計情報を、自ノードから前記ゲートウェイまでの経路統計情報として記録する経路統計情報記録手段と、
   前記ゲートウェイまでのホップ数の情報および次ホップの宛先の情報を記録する経路テーブル記録手段と、
   前記経路テーブル記録手段に記録された情報に基づいて、送信する信号またはメッセージの経路を判断するルーティング処理手段と、
   を備え、
   前記メッセージ処理手段は、複数の他ノードからメッセージを受信した場合、各ノードの統合後経路統計情報に基づいて、１つの統合後経路統計情報を選択する、
   ことを特徴とするノード。
2. 前記無線リンクの品質レベルは、受信した信号またはメッセージのＲＳＳＩ、ＢＥＲ、ＰＥＲ、再送回数のうち、少なくとも１つを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のノード。
3. 前記経路統計情報は、自ノードから前記ゲートウェイまでの経路について、複数ある品質レベルごとに無線リンクがいくつ含まれているかを示す情報とする、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のノード。
4. 前記経路統計情報は、各ノードのホップ位置と無線リンクの品質レベルを対応付けた情報とする、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のノード。
5. 前記無線メッシュネットワークに参入を要求する参入ノードでは、
   前記メッセージ処理手段が、前記無線メッシュネットワークに参入している既参入ノードに対して、自ノードの前記無線メッシュネットワークへの参入を要求する参入要求メッセージを送信する制御を行い、
   前記既参入ノードでは、
   前記メッセージ処理手段が、自ノードの経路統計情報およびホップ数の情報を、前記参入要求メッセージに対する応答である参入応答メッセージに含めて送信する制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のノード。
6. 前記参入ノードでは、
   前記リンク品質判定手段が、前記既参入ノードから受信した前記参入応答メッセージに基づいて、当該既参入ノードとの間の無線リンクの品質レベルを判定し、
   前記メッセージ処理手段が、前記既参入ノードから受信した前記参入応答メッセージに含まれる、当該既参入ノードの経路統計情報を取得し、取得した当該既参入ノードの経路統計情報と前記リンク品質判定手段で判定された品質レベルの情報を統合し、統合後経路統計情報を、前記経路統計情報記録手段に記録する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のノード。
7. 複数の既参入ノードから参入応答メッセージを受信した場合、
   前記参入ノードでは、
   前記メッセージ処理手段が、各既参入ノードについて統合した統合後経路統計情報から、複数ある品質レベルのうち品質レベルの低い方の無線リンクが少ないものを選択する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のノード。
8. 複数の既参入ノードから参入応答メッセージを受信した場合、
   前記参入ノードでは、
   前記メッセージ処理手段が、各既参入ノードについて統合した統合後経路統計情報から、複数ある品質レベルのうち品質レベルの高い方の無線リンクが多いものを選択する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のノード。
9. 前記ゲートウェイが前記無線メッシュネットワークの経路探索を行う場合に、
   前記ゲートウェイからフラッディングによる経路探索メッセージを受信したノードでは、
   前記リンク品質判定手段が、受信した前記経路探索メッセージに基づいて、前記ゲートウェイまたは経路探索メッセージ転送元ノードとの間の無線リンクの品質レベルを判定し、
   前記メッセージ処理手段が、前記経路探索メッセージ転送元ノードから受信した前記経路探索メッセージに含まれる、当該経路探索メッセージ転送元ノードの経路統計情報を取得し、取得した当該経路探索メッセージ転送元ノードの経路統計情報と前記リンク品質判定手段で判定された品質レベルの情報を統合し、複数の前記経路探索メッセージを受信した場合は、各経路探索メッセージについての統合後経路統計情報に基づいて、１つの統合後経路統計情報を選択し、前記経路統計情報記録手段のテンポラリ領域に記録する、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のノード。
10. 複数の前記経路探索メッセージを受信したノードでは、
    前記メッセージ処理手段が、各経路探索メッセージについての統合後経路統計情報から、複数ある品質レベルのうち品質レベルの低い方の無線リンクが少ないものを選択する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のノード。
11. 複数の前記経路探索メッセージを受信したノードでは、
    前記メッセージ処理手段が、各経路探索メッセージについての統合後経路統計情報から、複数ある品質レベルのうち品質レベルの高い方の無線リンクが多いものを選択する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のノード。
12. 前記経路探索メッセージの宛先であるノードでは、
    前記メッセージ処理手段が、最初の経路探索メッセージを受信してから所定の時間経過後、前記テンポラリ領域に記録された情報に基づいて自ノードの経路統計情報を更新し、前記経路探索メッセージに対する応答である経路探索応答メッセージを前記ゲートウェイに向けて送信する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項９，１０または１１に記載のノード。
13. 前記経路探索応答メッセージを受信したノードでは、
    前記メッセージ処理手段が、前記テンポラリ領域に記録された情報に基づいて自ノードの経路統計情報を更新し、前記経路探索応答メッセージを前記ゲートウェイに向けて送信する制御を行う、
    ことを特徴とする請求項１２に記載のノード。
14. 前記ゲートウェイが通常のメッセージに経路統計情報の領域を付加して送信する場合、
    経路統計情報領域付加メッセージを受信したノードでは、
    前記リンク品質判定手段が、前記経路統計情報領域付加メッセージに基づいて、前記ゲートウェイまたは前記経路統計情報領域付加メッセージ転送元ノードとの間の無線リンクの品質レベルを判定し、
    前記メッセージ処理手段が、前記経路統計情報領域付加メッセージに含まれる、前記ゲートウェイまたは前記経路統計情報領域付加メッセージ転送元ノードの経路統計情報を取得し、取得した当該ゲートウェイまたは当該経路統計情報領域付加メッセージ転送元ノードの経路統計情報と前記リンク品質判定手段で判定された品質レベルの情報を統合し、統合後経路統計情報を、前記経路統計情報記録手段に記録する、
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のノード。
15. 前記ゲートウェイが通常のメッセージにオプションとして経路統計情報の領域を付加することで、メッセージ送信者が任意のタイミングで経路情報を更新可能とする、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のノード。

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