JP7300860B2 - 制御装置、それを備えた通信システム、プログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、制御装置、それを備えた通信システム、プログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

従来、低速で移動する膨大な数の移動体に対して、地図データ等の大容量な情報のやり取りを遅滞なく効率的に行う階層型ネットワークが知られている（非特許文献１，２）。

この階層型ネットワークは、情報サーバと、制御サーバと、基地局（またはＡＰ：Access Point）と、複数の移動体とを備える。複数の移動体は、クラスタを構成する。そして、複数の移動体のうちの１つの移動体は、クラスタヘッドであり、それ以外の移動体は、クラスタメンバである。

情報サーバは、複数の移動体がダウンロードするデータを保持する。複数の移動体が情報サーバからダウンロードするデータは、相互に同じである。

制御サーバは、クラスタ内における無線通信で用いるチャネルを割り当てる。より具体的には、制御サーバは、クラスタヘッドの移動体から、クラスタに含まれる移動体数を含むクラスタ情報を受信し、そのクラスタ情報を用いて、チャネルごとの移動体の個数が均一化されるように、クラスタにチャネルを割り当てる。そして、制御サーバは、割り当てたチャネルを示す情報を、それぞれ対応するクラスタヘッドの移動体に送信する。例えば、使用可能なチャネル数が１０個であり、同程度の個数の移動体を含むクラスタが２０個存在する場合、制御サーバは、各チャネルを使用する移動体の個数がより均等になるように、２個のクラスタごとに、１個のチャネルを割り当てる。

クラスタヘッドの移動体は、制御サーバによって割り当てられたチャネルを基地局（またはＡＰ）を介して制御サーバから受信し、その受信したチャネルを用いてクラスタ内のクラスタメンバの移動体と無線通信を行う。

クラスタヘッドの移動体は、基地局（またはＡＰ）を介して情報サーバからデータをダウンロードし、そのダウンロードしたデータを制御サーバから受信したチャネルを用いてクラスタメンバの移動体へ送信する。そして、クラスタメンバの各移動体は、クラスタヘッドの移動体からデータを受信する。

このように、非特許文献１，２に開示された階層型ネットワークは、クラスタヘッドの移動体が情報サーバからデータをダウンロードするための広域の無線通信と、クラスタヘッドの移動体とクラスタメンバの移動体との間でデータの送受信を行う近域の無線通信とを行うネットワークである。

Rui Teng, Kazuto Yano, and Tomoaki Kumagai, "A Distributed Clustering Scheme for Local Information Sharing in Hierarchical Robotic Wireless Networks," IEICE-2018-Generalcon. Rui Teng, Kazuto Yano, and Tomoaki Kumagai, "Efficient Acquisition of Map Information using Local Data Sharing over Hierarchical Wireless Network for Service Robots," APMC2018.

しかし、非特許文献１，２に開示されたクラスタの構成方法では、クラスタに収容されるクラスタメンバの個数を多くすることは困難である。

そこで、この発明の実施の形態によれば、クラスタに収容されるクラスタメンバの個数を増加させるように制御する制御装置を提供する。

また、この発明の実施の形態によれば、クラスタに収容されるクラスタメンバの個数を増加させるように制御する制御装置を備える通信システムを提供する。

更に、この発明の実施の形態によれば、クラスタに収容されるクラスタメンバの個数を増加させる制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。

更に、この発明の実施の形態によれば、クラスタに収容されるクラスタメンバの個数を増加させる制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

（構成１）
この発明の実施の形態によれば、制御装置は、複数の移動体からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するようにクラスタヘッドを定期的に制御する制御装置であって、演算手段と、選択手段と、制御手段とを備える。演算手段は、クラスタヘッドの候補である候補クラスタヘッドが収容可能なクラスタメンバの個数である収容個数を演算し、候補クラスタヘッドが基地局との無線通信に使用可能な第１の無線リソース量で収容個数を除算して候補クラスタヘッドにおけるクラスタメンバの収容効率を演算する第１の演算処理を複数の候補クラスタヘッドについて実行する。選択手段は、複数の候補クラスタヘッドについて演算された複数の収容効率から最大の収容効率を検出し、その検出した最大の収容効率を有する候補クラスタヘッドをクラスタヘッドとして選択する。制御手段は、クラスタを構成するように、選択手段によって選択された候補クラスタヘッドを制御する。

（構成２）
構成１において、１つのチャネルにおいて空いている無線リソース量を候補クラスタヘッドがクラスタメンバとの無線通信に利用可能な最大無線リソース量とする。演算手段は、クラスタメンバが取得するデータのデータ容量を候補クラスタヘッドとクラスタメンバとの通信レートで除算して第２の無線リソース量を演算する第２の演算処理を複数のクラスタメンバについて実行し、複数のクラスタメンバについて演算された複数の第２の無線リソース量に基づいて、総和が最大無線リソース量よりも小さくなる第２の無線リソース量の個数を収容個数として演算する。

（構成３）
構成２において、演算手段は、１つのクラスタメンバについて第２の演算処理を実行して第２の無線リソース量を演算すると、その演算した第２の無線リソース量を最大無線リソース量から減算した減算結果が正であるとき収容個数のカウント値を“１”だけ増加させる処理を繰り返し実行し、減算結果が零以下になったときの収容個数のカウント値を収容個数として演算する。

（構成４）
構成２または構成３において、制御装置は、探索手段を更に備える。探索手段は、複数のチャネルの各々について空いている無線リソース量を探索する。演算手段は、複数のチャネルにそれぞれ対応する複数の空いている無線リソース量から選択された１つの空いている無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容個数を演算する。

（構成５）
構成４において、演算手段は、複数の空いている無線リソース量のうち、最大の空いている無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容個数を演算する。

（構成６）
構成４において、演算手段は、複数の空いている無線リソース量から任意に選択された１つの空いている無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容個数を演算する。

（構成７）
構成１から構成６のいずれかにおいて、演算手段は、候補クラスタヘッドの位置を中心とし、第１の半径を有する円の面積によってクラスタを構成する複数の移動体の各々がダウンロードするデータのデータ容量を表し、候補クラスタヘッドの位置を中心とし、第１の半径の整数倍である第２の半径を有する円の面積によって候補クラスタヘッドが情報サーバからダウンロードするデータの総データ容量を表したとき、総データ容量を候補クラスタヘッドと基地局との通信レートで除算して第１の無線リソース量を演算する。

（構成８）
また、この発明の実施の形態によれば、通信システムは、構成１から構成７のいずれかに記載の制御装置と、クラスタを構成する複数の移動体と、複数の移動体がダウンロードするデータを保持する情報サーバとを備える。複数の移動体は、クラスタヘッドとクラスタメンバとを含む。クラスタヘッドは、候補クラスタヘッドからなり、制御装置による制御に従ってクラスタを構成する。クラスタメンバは、クラスタヘッドと無線通信を行う。そして、クラスタヘッドは、クラスタヘッドおよびクラスタメンバのデータを情報サーバからダウンロードし、クラスタメンバのデータをクラスタメンバへ送信する。

（構成９）
更に、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、複数の移動体からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するようにクラスタヘッドの定期的な制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
演算手段が、クラスタヘッドの候補である候補クラスタヘッドが収容可能なクラスタメンバの個数である収容個数を演算し、候補クラスタヘッドが基地局との無線通信に使用可能な第１の無線リソース量で収容個数を除算して候補クラスタヘッドにおけるクラスタメンバの収容効率を演算する第１の演算処理を複数の候補クラスタヘッドについて実行する第１のステップと、
選択手段が、複数の候補クラスタヘッドについて演算された複数の収容効率から最大の収容効率を検出し、その検出した最大の収容効率を有する候補クラスタヘッドをクラスタヘッドとして選択する第２のステップと、
制御手段が、クラスタを構成するように選択手段によって選択された候補クラスタヘッドを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

（構成１０）
構成９において、１つのチャネルにおいて空いている無線リソース量を候補クラスタヘッドがクラスタメンバとの無線通信に利用可能な最大無線リソース量とする。演算手段は、第１のステップにおいて、クラスタメンバが取得するデータのデータ容量を候補クラスタヘッドとクラスタメンバとの通信レートで除算して第２の無線リソース量を演算する第２の演算処理を複数のクラスタメンバについて実行し、複数のクラスタメンバについて演算された複数の第２の無線リソース量に基づいて、総和が最大無線リソース量よりも小さくなる第２の無線リソース量の個数を収容個数として演算する。

（構成１１）
構成１０において、演算手段は、第１のステップにおいて、１つのクラスタメンバについて第２の演算処理を実行して第２の無線リソース量を演算すると、その演算した第２の無線リソース量を最大無線リソース量から減算した減算結果が正であるとき収容個数のカウント値を“１”だけ増加させる処理を繰り返し実行し、減算結果が零以下になったときの収容個数のカウント値を収容個数として演算する。

（構成１２）
構成１０または構成１１において、プログラムは、探索手段が、複数のチャネルの各々について空いている無線リソース量を探索する第４のステップを更にコンピュータに実行させる。そして、演算手段は、第１のステップにおいて、複数のチャネルにそれぞれ対応する複数の空いている無線リソース量から選択された１つの空いている無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容個数を演算する。

（構成１３）
構成１２において、演算手段は、第１のステップにおいて、複数の空いている無線リソース量のうち、最大の空いている無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容個数を演算する。

（構成１４）
構成１２において、演算手段は、第１のステップにおいて、複数の空いている無線リソース量から任意に選択された１つの空いている無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容個数を演算する。

（構成１５）
構成９から構成１４のいずれかにおいて、演算手段は、第１のステップにおいて、候補クラスタヘッドの位置を中心とし、第１の半径を有する円の面積によってクラスタを構成する複数の移動体の各々がダウンロードするデータのデータ容量を表し、候補クラスタヘッドの位置を中心とし、第１の半径の整数倍である第２の半径を有する円の面積によって候補クラスタヘッドが情報サーバからダウンロードするデータの総データ容量を表したとき、総データ容量を候補クラスタヘッドと基地局との通信レートで除算して第１の無線リソース量を演算する。

（構成１６）
更に、この発明の実施の形態によれば、記録媒体は、構成９から構成１５のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

クラスタに収容されるクラスタメンバの個数を増加できる。

この発明の実施の形態による通信システムの概略図である。 図１に示す制御装置の概略図である。 受信信号強度と通信レートとの対応関係を示す対応表の概略図である。 チャネルと利用可能な無線リソース量との対応関係を示す対応表の概略図である。 移動体の識別子、位置、受信信号強度および接続数の対応関係を示す対応表の概略図である。 この発明の実施の形態におけるデータ容量を説明するための概略図である。 クラスタヘッドを選択する方法を説明するための図である。 収容個数Ｎ＿ｈｕｓの好ましい演算方法を説明するための図である。 図１に示す移動体の概略図である。 図１に示す通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図１０のステップＳ２の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図１１のステップＳ２１の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図１０のステップＳ３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図１０のステップＳ４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌを求める方法を説明するための図である。 総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌを求める別の方法を説明するための図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による通信システムの概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による通信システム１００は、移動体１～１０と、ＡＰ２０と、ＬＴＥ（Long Time Evolution）基地局３０と、ネットワーク４０と、制御装置５０と、情報サーバ６０とを備える。

移動体１～１０の各々は、自律的に移動するものであればよく、例えば、電動車いす等のモビリティであってもよく、エンターテインメントロボットおよび運搬ロボット等であってもよい。

移動体１～１０は、後述する方法によって、クラスタヘッドとクラスタメンバとからなるクラスタを構成する。そして、クラスタヘッドは、クラスタヘッドおよびクラスタメンバのデータをＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して情報サーバ６０からダウンロードし、クラスタメンバのデータをクラスタメンバへ送信する。

また、クラスタを構成しない移動体（移動体１～１０のうちのいずれか）は、自己のデータをＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して情報サーバ６０からダウンロードする。

ＡＰ２０は、移動体１～１０と制御装置５０または情報サーバ６０との間の通信を仲介する。ＬＴＥ基地局３０は、移動体１～１０と制御装置５０または情報サーバ６０との間の通信を仲介する。

制御装置５０は、後述する方法によって、クラスタヘッドＣＨの候補である候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体１～１０のうちの一部の移動体）からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するように制御する。

情報サーバ６０は、移動体１～１０がそれぞれダウンロードするデータＤ１～Ｄ１０を保持する。データＤ１～Ｄ１０の各々は、例えば、地図データである。そして、データＤ１～Ｄ１０は、同一のデータ容量Ｄ_Ｃを有する。

図２は、図１に示す制御装置５０の概略図である。図２を参照して、制御装置５０は、通信手段５０１と、制御手段５０２と、選択手段５０３と、演算手段５０４と、探索手段５０５と、データベース５０６とを備える。

通信手段５０１は、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）およびネットワーク４０を介して移動体１～１０からＨｅｌｌｏパケットを受信し、その受信したＨｅｌｌｏパケットを制御手段５０２へ出力する。

また、通信手段５０１は、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを制御手段５０２から受け、その受けた制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを、クラスタヘッドとして選択された移動体（移動体１～１０のいずれか）にネットワーク４０およびＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して送信する。

制御手段５０２は、Ｈｅｌｌｏパケットを通信手段５０１から受け、その受けたＨｅｌｌｏパケットから移動体の識別子Ａｄｄ_ｉ（ｉ＝１～ｎ）、位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］、受信信号強度ＲＳＳＩ１、受信信号強度ＲＳＳＩ２および接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉを検出する。ここで、受信信号強度ＲＳＳＩ１は、基地局（ＡＰ２０またはＬＴＥ基地局３０）と候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤとの間の受信信号強度であり、受信信号強度ＲＳＳＩ２は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤと候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤとの間の受信信号強度であり、接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉは、各移動体が自己と無線リンクで接続される移動体の個数である。

制御手段５０２は、識別子Ａｄｄ_ｉ、位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］、受信信号強度ＲＳＳＩｉおよび接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉを検出すると、識別子Ａｄｄ_ｉ、位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］、受信信号強度ＲＳＳＩ１、受信信号強度ＲＳＳＩ２および接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉを相互に対応付けてデータベース５０６に格納する。

制御手段５０２は、タイマーを内蔵しており、タイマーを参照して、１つの移動体がクラスタヘッドＣＨとしてクラスタ内に収容可能なクラスタメンバＣＭの個数Ｎ＿ｈｕｓを、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤとＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）との間の無線リソース量で除算した収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを複数の候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤについて演算するように定期的に演算手段５０４を制御する。

制御手段５０２は、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘと、クラスタヘッドＣＨとして選択された候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓの識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られるときのチャネルＣＨＮ＿ｍａｘと、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓに収容される複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓとを選択手段５０３から受けると、識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓを有する候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿ＳがクラスタヘッドＣＨとして選択されたことを示す選択情報ＩＦ＿ＣＨを生成する。そして、制御手段５０２は、選択情報ＩＦ＿ＣＨと、チャネルＣＨＮ＿ｍａｘと、複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓとを含む制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを生成し、その生成した制御情報ＩＦ＿ＣＴＬと識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓとを通信手段５０１へ出力し、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓの移動体へ送信するように通信手段５０１を制御する。

選択手段５０３は、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓと、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓにそれぞれ対応する複数の候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨと、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓにそれぞれ対応する複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭと、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓにそれぞれ対応する複数のチャネルＣＨＮ＿ｍａｘとを演算手段５０４から受け、その受けた複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓから最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを選択する。そして、選択手段５０３は、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓに対応する識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓに対応する複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓに対応するチャネルＣＨＮ＿ｍａｘとを制御手段５０２へ出力する。

演算手段５０４は、制御手段５０２からの制御に従って、後述する方法によって収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを複数の候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤについて演算する。そして、演算手段５０４は、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓと、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓにそれぞれ対応する複数の候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨと、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓにそれぞれ対応する複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭと、複数の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓにそれぞれ対応する複数のチャネルＣＨＮ＿ｍａｘとを選択手段５０３へ出力する。

探索手段５０５は、複数のチャネルＣＨＮ１～ＣＨＮｑ（ｑは、２以上の整数）の各々について、利用可能な無線リソース量（＝空いている無線リソース量）を探索し、その探索した利用可能な無線リソース量をチャネルＣＨＮｑに対応付けてデータベース５０６に格納する。この場合、探索手段５０５は、１つのチャネルの観測時間に対する空いている時間の総和の比を利用可能な無線リソース量として探索する。なお、探索手段５０５は、この利用可能な無線リソース量の探索を定期的に行い、その探索結果をデータベース５０６に格納する。

データベース５０６は、受信信号強度と通信レートとの対応表、チャネルと、利用可能な無線リソース量との対応表、および移動体の識別子と、移動体の位置と、移動体の受信信号強度と、移動体の接続数との対応表を格納する。

図３は、受信信号強度と通信レートとの対応関係を示す対応表の概略図である。図３を参照して、対応表ＴＢＬ１は、受信信号強度と通信レートとを含む。受信信号強度および通信レートは、相互に対応付けられる。

－８２［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、６［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられ、－８２［ｄＢｍ］以上－８１［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、９［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられ、－８１［ｄＢｍ］以上－７９［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、１２［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられ、－７９［ｄＢｍ］以上－７７［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、１８［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられる。また、－７７［ｄＢｍ］以上－７４［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、２４［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられ、－７４［ｄＢｍ］以上－７０［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、３６［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられ、－７０［ｄＢｍ］以上－６６［ｄＢｍ］未満の受信信号強度は、４８［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられ、－６６［ｄＢｍ］以上の受信信号強度は、５４［Ｍｂｐｓ］の通信レートに対応付けられる。

なお、一般的に、対応表ＴＢＬ１における受信信号強度と通信レートとの対応関係は、無線システム毎に異なるので、例えば、ＬＴＥと無線ＬＡＮ（Local Area Network）では、それぞれ、異なる対応表を用いてもよい。

図４は、チャネルと利用可能な無線リソース量ＡＣＯＲとの対応関係を示す対応表の概略図である。

図４を参照して、対応表ＴＢＬ２は、チャネルと、利用可能な無線リソース量ＡＣＯＲとを含む。チャネルおよび無線リソース量ＡＣＯＲは、相互に対応付けられる。チャネルＣＨＮ１～ＣＨＮｑは、それぞれ、０．９，０．８，０．６，・・・，０．５の無線リソース量ＡＣＯＲに対応付けられる。そして、チャネルＣＨＮ１～ＣＨＮｑは、例えば、利用可能な無線リソース量ＡＣＯＲの大きい順に対応表ＴＢＬ２に格納される。

図５は、移動体１～１０の識別子、位置、受信信号強度および接続数の対応関係を示す対応表の概略図である。

図５を参照して、対応表ＴＢＬ３は、移動体１～１０の識別子、位置、受信信号強度１、受信信号強度２および接続数を含む。識別子、位置、受信信号強度１、受信信号強度２および接続数は、相互に対応付けられる。

識別子は、移動体のＩＰアドレスＡｄｄ_ｉからなり、位置は、例えば、ｘ－ｙ座標［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］によって表される。受信信号強度１は、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）と移動体ｍとの間の受信品郷強度ＲＳＳＩ_{ＡＰ－ｍ＿}ｉからなり、受信信号強度２は、移動体ｍｉと移動体ｍｊとの間の受信信号強度ＲＳＳＩ_{ｍｉ－ｍｊ}＿ｉからなる。なお、ｊは、接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉに等しい。従って、図５においては、各識別子Ａｄｄｉに対して１つの受信信号強度ＲＳＳＩ_{ｍｉ－ｍｊ}＿ｉが格納されているが、実際には、各識別子Ａｄｄｉに対してｊ（ｊは、１≦ｊ≦Ｎ＿ＣＮ＿ｉを満たす整数）個の受信信号強度が格納されている。接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉは、１つの移動体と無線リンクを有する移動体の個数からなる。

図６は、この発明の実施の形態におけるデータ容量を説明するための概略図である。図６を参照して、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの位置を中心とし、中心から半径ｒ（例えば、１０ｍ）の円ＣＩＲ１は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤおよびクラスタメンバＣＭの各々のデータを表すものとする。

そして、位置が円ＣＩＲ１の内部および円ＣＩＲの円周上にあるクラスタメンバＣＭを候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤに近接する近接移動体とする。この発明の実施の形態においては、クラスタは、クラスタヘッドＣＨと、クラスタヘッドＣＨの近接移動体とによって構成される。

クラスタメンバＣＭの位置が円ＣＩＲ１の円周上に存在するとき、そのクラスタメンバＣＭのデータは、円ＣＩＲ２によって表される。また、クラスタメンバＣＭの位置が円ＣＩＲ１の内部に存在するとき、そのクラスタメンバＣＭのデータは、円ＣＩＲ３によって表される。

ここで、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの位置を中心とし、半径２ｒ（＝２０ｍ）の円ＣＩＲ＿ｔｏｔａｌを想定すると、クラスタメンバＣＭのデータを表す円は、必ず、円ＣＩＲ＿ｔｏｔａｌによって表される領域内に存在する。クラスタメンバＣＭの位置は、円ＣＩＲ１によって表される領域内に存在するからである。

１つのデータのデータ容量Ｄｃは、円ＣＩＲ１の面積によって表されるので、円ＣＩＲ＿ｔｏｔａｌによって表されるデータのデータ容量は、（４πｒ^２／πｒ^２）×Ｄｃ＝４Ｄｃである。

クラスタヘッドＣＨ（＝クラスタヘッドＣＨとして選択された候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ）は、自己のデータとクラスタメンバＣＭのデータとを情報サーバ６０からダウンロードする。この場合、クラスタヘッドＣＨ（＝クラスタヘッドＣＨとして選択された候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ）は、円ＣＩＲ＿ｔｏｔａｌによって表されるデータ容量４Ｄｃのデータを情報サーバ６０からダウンロードする。

なお、この発明の実施の形態においては、円ＣＩＲ＿ｔｏｔａｌは、円ＣＩＲ１の半径ｒの２倍に限らず、一般的には、円ＣＩＲ１の半径ｒの整数倍であればよい。

図７は、クラスタヘッドを選択する方法を説明するための図である。図７を参照して、制御手段５０２は、データベース５０６に格納された対応表ＴＢＬ３を参照して、各移動体１～１０の位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］に基づいて、移動体１～１０の分布状態を認識する。そして、制御手段５０２は、対応表ＴＢＬ３の接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉに基づいて、閾値以上の接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉ’を有する移動体を候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤとして抽出する。その結果、図７に示す候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの集合ＳＥＴ＿ＣＨ、および候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの集合ＳＥＴ＿ＣＭが得られる。集合ＳＥＴ＿ＣＭは、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ以外の移動体からなる。

図７に示す例では、移動体２，６，９を候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤとして選択し、移動体１，３，４，５，７，８，１０を候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤとして選択する。

そして、制御手段５０２は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（＝移動体２，６，９）の識別子Ａｄｄ_２，Ａｄｄ_６，Ａｄｄ_９と、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（＝移動体１，３，４，５，７，８，１０）の識別子Ａｄｄ_１，Ａｄｄ_３，Ａｄｄ_４，Ａｄｄ_５，Ａｄｄ_７，Ａｄｄ_８，Ａｄｄ_１０とを演算手段５０４へ出力する。この場合、制御手段５０２は、対応表ＴＢＬ２を参照して、利用可能な無線リソース量ＡＣＯＲが最大であるチャネルに対応する無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを計算するように演算手段５０４を制御する。なお、制御手段５０２は、対応表ＴＢＬ２を参照して、任意のチャネルを選択し、その選択したチャネに対応する無線リソース量を最大無線リソース量として用いて収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを計算するように演算手段５０４を制御してもよい。また、制御手段５０２は、実際に収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを計算する際に、他の候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤを候補クラスタメンバＣＭに含めてもよい。

演算手段５０４は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（＝移動体２，６，９）の識別子Ａｄｄ_２，Ａｄｄ_６，Ａｄｄ_９と、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（＝移動体１，３，４，５，７，８，１０）の識別子Ａｄｄ_１，Ａｄｄ_３，Ａｄｄ_４，Ａｄｄ_５，Ａｄｄ_７，Ａｄｄ_８，Ａｄｄ_１０とを制御手段５０２から受ける。

そして、演算手段５０４は、対応表ＴＢＬ２を参照して、利用可能な無線リソース量が最大であるチャネルＣＨＮ１に対応する無線リソース量（＝０．９）を選択し、その選択した無線リソース量（＝０．９）をＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌに設定する。

また、演算手段５０４は、対応表ＴＢＬ３を参照して、移動体２と、移動体１，３，４，５，７，８，１０との間の受信信号強度ＲＳＳＩ２－１，ＲＳＳＩ２－３，ＲＳＳＩ２－４，ＲＳＳＩ２－５，ＲＳＳＩ２－７，ＲＳＳＩ２－８，ＲＳＳＩ２－１０を検出し、その後、対応表ＴＢＬ１を参照して、その検出した受信信号強度ＲＳＳＩ２－１，ＲＳＳＩ２－３，ＲＳＳＩ２－４，ＲＳＳＩ２－５，ＲＳＳＩ２－７，ＲＳＳＩ２－８，ＲＳＳＩ２－１０にそれぞれ対応する通信レートＲ_１，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７，Ｒ_８，Ｒ_１０を検出する。そして、演算手段５０４は、通信レートＲ_１，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７，Ｒ_８，Ｒ_１０を、それぞれ、移動体２と移動体１，３，４，５，７，８，１０との間の通信レートＲ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（１）}，Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（３）}，Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（４）}，Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（５）}，Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（７）}Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（８）}Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（１０）}に設定する。

その後、演算手段５０４は、１つのデータのデータ容量Ｄｃ、通信レートＲ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（1）}およびデータをダウンロードする周期長Ｔｄを次式に代入して候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）と候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（移動体１）との間の無線リソース量ＣＯＲ（１）を算出する。

式（１）の右辺の分母は、通信レートＲ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（1）}に周期長Ｔｄを乗算したものであり、［ｂｉｔ］の単位を有する。また、データＤｃも［ｂｉｔ］の単位を有するので、式（１）の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）は、無次元の単位である。

そして、演算手段５０４は、無線リソース量ＣＯＲ（１）を次式のＣＯＲ（ｋ）に代入して全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを演算する。

なお、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを最初に演算するとき、式（２）の右辺のＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌは、“０”に設定されている。

引き続いて、演算手段５０４は、演算した全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを次式に代入して利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲを演算する。

式（３）のＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌは、上述したように、対応表ＴＢＬ２の利用可能な無線リソース量からなるので、無次元の単位である。そして、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌは、無線リソース量ＣＯＴ（ｋ）を加算したものであり、無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）は、上述したように、無次元の単位である。従って、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲは、無次元の単位である。

そうすると、演算手段５０４は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きいか否かを判定する。そして、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きいと判定されたとき、演算手段５０４は、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの収容個数Ｎ＿ｈｕｓを“１”だけインクリメントする。

その後、演算手段５０４は、データ容量Ｄｃ、移動体２と移動体３との間の通信レートＲ_{ＣＨ＿ＣＡＤ（２）－ＣＭ＿ＣＡＤ（３）}、および周期長Ｔｄを式（１）に代入して候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）と候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（移動体３）との間の無線リソース量ＣＯＲ（３）を算出する。

そして、演算手段５０４は、無線リソース量ＣＯＲ（３）を式（２）に代入して全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを演算する。この場合、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌは、無線リソース量ＣＯＲ（１）と無線リソース量ＣＯＲ（３）との総和になっている。

引き続いて、演算手段５０４は、演算した全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを式（３）に代入して利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲを演算する。

そうすると、演算手段５０４は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きいか否かを判定し、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きいと判定されたとき、収容個数Ｎ＿ｈｕｓを“１”だけインクリメントする。

演算手段５０４は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きくなくなるまで（即ち、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零以下になるまで）、上記の動作を繰り返し実行する。そして、演算手段５０４は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きくなくなったとき（即ち、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零以下になったとき）のＮ＿ｈｕｓのカウント値を候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）が収容可能な収容個数とする。

演算手段５０４は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）が収容可能な収容個数Ｎ＿ｈｕｓを演算すると、対応表ＴＢＬ３を参照して、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）と候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）との間の受信信号強度ＲＳＳＩ_ＡＰ－ｍ＿２を検出し、対応表ＴＢＬ１を参照して、受信信号強度ＲＳＳＩ_ＡＰ－ｍ＿２に対応する通信レートＲ_ＡＰ－２を検出する。そして、演算手段５０４は、通信レートＲ_ＡＰ－２をＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）と候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）との間の通信レートＲ_{ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ（２）}に設定する。

そうすると、演算手段５０４は、情報サーバ６０からダウンロードするデータのデータ容量４Ｄｃを通信レートＲ_{ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ（２）}で除算してＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）と候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）との間の無線リソース量ＣＯＲ_{ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ（２）}を演算する。そして、演算手段５０４は、収容個数Ｎ＿ｈｕｓを無線リソース量ＣＯＲ_{ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ（２）}で除算して候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体２）の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２）を演算する。

演算手段５０４は、上述した動作を繰り返し実行し、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体６）の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６）および候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ（移動体９）の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）を演算する。

そして、演算手段５０４は、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）と、識別子Ａｄｄ_２，Ａｄｄ_６，Ａｄｄ_９と、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）が得られたときのチャネルＣＨＮ＿ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＣＨＮ６＿ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＣＨＮ９＿ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）と、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）が得られたときの候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭとを選択手段５０３へ出力する。

選択手段５０３は、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）と、識別子Ａｄｄ_２，Ａｄｄ_６，Ａｄｄ_９と、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）が得られたときのチャネルＣＨＮ＿ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＣＨＮ６＿ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＣＨＮ９＿ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）と、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）が得られたときの候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭとを演算手段５０４から受ける。そして、選択手段５０３は、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ（２），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（６），ＥＦＦ＿ｈｕｓ（９）のうち、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘを選択し、その選択した最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られる候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓの識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られるときのチャネルＣＨＮ＿ｍａｘと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られるときの複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓとを制御手段５０２へ出力する。

制御手段５０２は、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られる候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓの識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られるときのチャネルＣＨＮ＿ｍａｘと、最大の収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓ＿ｍａｘが得られるときの複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓとを選択手段５０３から受ける。

そして、制御手段５０２は、識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓを有する移動体をクラスタヘッドＣＨとし、上述した制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを生成し、その生成した制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを、識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＨ＿Ｓを有する移動体へ通信手段５０１を介して送信する。この場合、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬは、例えば、移動体６へ送信されたとする。

移動体６は、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを受信し、その受信した制御情報ＩＦ＿ＣＴＬに基づいて、クラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを生成して複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓをそれぞれ有する移動体へ送信する。この場合、移動体６は、クラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを移動体１，３，７，１０へ送信したものとする。

移動体１，３，７，１０は、移動体６からクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを受信して移動体６がクラスタヘッドＣＨであることを認識する。そして、移動体１，３，７，１０の各々は、クラスタメンバＣＭであることを示すクラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭを生成して他の移動体（移動体１，３，６，７，１０のうちの他の移動体）へ送信する。クラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭを受信した移動体は、移動体１，３，７，１０がクラスタメンバＣＭであることを認識する。これによって、クラスタヘッド（＝移動体６）とクラスタメンバ（＝移動体１，３，７，１０）とからなるクラスタが構成される。

図８は、収容個数Ｎ＿ｈｕｓの好ましい演算方法を説明するための図である。図８の（ａ）を参照して、候補クラスタヘッドである移動体２と、候補クラスタメンバである移動体１，３，４，５，７，８，１０との間の無線リソース量ＣＯＲ（１），ＣＯＲ（３），ＣＯＲ（４），ＣＯＲ（５），ＣＯＲ（７），ＣＯＲ（８），ＣＯＲ（１０）は、それぞれ、０．３，０．５，０．２，０．７，０．４，０．６，０．１であるとする。また、式（３）におけるＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌは、０．９であるとする。

この場合、移動体１、移動体３、移動体４、移動体５、移動体７、移動体８および１０の順番に無線リソース量ＣＯＲ（１），ＣＯＲ（３），ＣＯＲ（４），ＣＯＲ（５），ＣＯＲ（７），ＣＯＲ（８），ＣＯＲ（１０）を式（２）に代入して全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを演算し、その演算した全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌを式（３）に代入して利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲを算出すると、移動体１の無線リソース量（＝０．３）、移動体３の無線リソース量（＝０．５）および移動体４の無線リソース量（０．２）を式（２）によって加算した時点で、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌが“１．０”となり、Ａ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌ（＝０．９）よりも大きくなる。つまり、移動体１の無線リソース量（＝０．３）、移動体３の無線リソース量（＝０．５）および移動体４の無線リソース量（０．２）を加算した時点で、式（３）によって演算される利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが負（－０．１）になり、収容個数Ｎ＿ｈｕｓは、“２”になる。

一方、図８の（ｂ）に示すように、無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を昇順に配列した場合、移動体１０の無線リソース量（＝０．１）、移動体４の無線リソース量（＝０．２）、移動体１の無線リソース量（＝０．３）および移動体７の無線リソース量（０．４）を加算した時点で、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌが“１．０”になり、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが負（－０．１）になる。その結果、収容個数Ｎ＿ｈｕｓは、“３”になる。

このように、無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を昇順に配列して収容個数Ｎ＿ｈｕｓをカウントする方が収容個数Ｎ＿ｈｕｓを増加させることができる。従って、この発明の実施の形態においては、演算手段５０４は、好ましくは、無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を昇順に配列して収容個数Ｎ＿ｈｕｓをカウントする。

図９は、図１に示す移動体１の概略図である。図９を参照して、移動体１は、通信手段１１と、クラスタ構成手段１２と、データ取得手段１３とを備える。

通信手段１１は、無線モジュール１１１，１１２を含む。無線モジュール１１１は、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して制御装置５０または情報サーバ６０と通信を行う広域の無線モジュールである。無線モジュール１１２は、クラスタ内で無線通信を行う近域の無線モジュールである。

無線モジュール１１１は、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して制御装置５０から制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを受信し、その受信した制御情報ＩＦ＿ＣＴＬをクラスタ構成手段１２へ出力する。

また、無線モジュール１１１は、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）からパケットを受信すると、パケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＳを検出し、その検出した受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＳをクラスタ構成手段１２へ出力する。

更に、無線モジュール１１１は、移動体１の識別子Ａｄｄ_１、位置［ｘ_１，ｙ_１］、受信信号強度ＲＳＳＩ１および接続数Ｎ＿ＣＮ＿１を含むＨｅｌｌｏパケットをクラスタ構成手段１２から受け、その受けたＨｅｌｌｏパケットをＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して制御装置５０へ送信する。

更に、無線モジュール１１１は、移動体１がクラスタヘッドＣＨであるとき、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）からデータを受信し、その受信したデータをデータ取得手段１３へ出力する。

更に、無線モジュール１１１は、移動体１がクラスタを構成していない移動体であるとき、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）からデータを受信し、その受信したデータをデータ取得手段１３へ出力する。

更に、無線モジュール１１１は、移動体１の位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］、識別子Ａｄｄ_ｉ、受信信号強度ＲＳＳＩｉおよび接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉを含むＨｅｌｌｏパケットをクラスタ構成手段１２から受け、その受けたＨｅｌｌｏパケットをＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）を介して制御装置５０へ送信する。

無線モジュール１１２は、移動体１がクラスタを構成する前、他の移動体からビーコンを受信し、ビーコンを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣを検出する。そして、無線モジュール１１２は、ビーコンおよび受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣをクラスタ構成手段１２へ出力する。無線モジュール１１２は、移動体１の識別子を含むビーコンをクラスタ構成手段１２から受けると、その受けたビーコンを他の移動体へ送信する。

また、無線モジュール１１２は、移動体１がクラスタを構成するとき、チャネルＣＨＮ＿ｍａｘをクラスタ構成手段１２から受ける。そして、無線モジュール１１２は、クラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨをクラスタ構成手段１２から受けると、その受けたクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで他の移動体へ送信する。

更に、無線モジュール１１２は、クラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで他の移動体から受信すると、その受信したクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨをクラスタ構成手段１２へ出力する。無線モジュール１１２は、クラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで他の移動体から受信すると、その受信したクラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭをクラスタ構成手段１２へ出力する。無線モジュール１１２は、クラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭ（移動体１がクラスタメンバであることを示す情報）をクラスタ構成手段１２から受けると、その受けたクラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで他の移動体へ送信する。

更に、無線モジュール１１２は、移動体１のデータ以外のデータをデータ取得手段１３から受けると、その受けたデータをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで他の移動体へ送信する。

更に、無線モジュール１１２は、移動体１がクラスタメンバＣＭであるとき、移動体１のデータをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘでクラスタヘッドＣＨの移動体から受信し、その受信したデータをデータ取得手段１３へ出力する。

クラスタ構成手段１２は、無線モジュール１１２からビーコンおよび受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣ（＝図５の対応表ＴＢＬ３に含まれる受信信号強度ＲＳＳＩ_{ｍｉ－ｍｊ}＿ｉ）を受ける。そして、クラスタ構成手段１２は、受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣが閾値以上であるか否かを判定し、受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣが閾値よりも小さいとき、受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣを有するビーコンを破棄する。

一方、クラスタ構成手段１２は、受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣが閾値以上であるとき、その受けたビーコンに含まれる識別子Ａｄｄ_ｉ、位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］および受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣを検出する。クラスタ構成手段１２は、この処理を無線モジュール１１２から受けた全てのビーコンについて行い、閾値以上の受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＣを有するビーコンの個数をカウントして接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉを得る。

また、クラスタ構成手段１２は、無線モジュール１１１から受信信号強度ＲＳＳＩ_ＢＳ（＝図５の対応表ＴＢＬ３に含まれる受信信号強度ＲＳＳＩ_ＡＰ－ｍ＿ｉ）を受ける。

更に、クラスタ構成手段１２は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）によって移動体１の位置［ｘ_１，ｙ_１］を検出する。

そうすると、クラスタ構成手段１２は、移動体１の位置［ｘ_ｉ，ｙ_ｉ］、識別子Ａｄｄ_ｉ、受信信号強度ＲＳＳＩ_{ｍｉ－ｍｊ}＿ｉ、受信信号強度ＲＳＳＩ_ＡＰ－ｍ＿ｉおよび接続数Ｎ＿ＣＮ＿ｉを含むＨｅｌｌｏパケットを生成し、その生成したＨｅｌｌｏパケットを無線モジュール１１１へ出力する。

クラスタ構成手段１２は、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを無線モジュール１１１から受けると、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬから選択情報ＩＦ＿ＣＨ、チャネルＣＨＮ＿ｍａｘ、複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓを検出する。そして、クラスタ構成手段１２は、チャネルＣＨＮ＿ｍａｘを無線モジュール１１２へ出力する。

また、クラスタ構成手段１２は、選択情報ＩＦ＿ＣＨに基づいて、クラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを生成し、その生成したクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを無線モジュール１１２を介して複数の識別子Ａｄｄ_ｉ＿ＣＭ＿Ｓをそれぞれ有する複数の移動体へ送信する。そして、クラスタ構成手段１２は、選択情報ＩＦ＿ＣＨをデータ取得手段１３へ出力する。

更に、クラスタ構成手段１２は、他の移動体から受信したクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを無線モジュール１１２から受けると、クラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭを生成してデータ取得手段１３および無線モジュール１１２へ出力する。

データ取得手段１３は、クラスタ構成手段１２から受けた選択情報ＩＦ＿ＣＨに基づいて移動体１がクラスタヘッドＣＨであることを認識する。そして、データ取得手段１３は、クラスタヘッドＣＨおよびクラスタメンバＣＭのデータの取得要求を無線モジュール１１１を介して情報サーバ６０へ送信する。

また、データ取得手段１３は、クラスタ構成手段１２から受けたクラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭに基づいて移動体１がクラスタメンバＣＭであることを認識する。そして、データ取得手段１３は、移動体１のデータの取得要求を無線モジュール１１２を介してクラスタヘッドＣＨの移動体へ送信する。

データ取得手段１３は、無線モジュール１１１からクラスタヘッドＣＨおよびクラスタメンバＣＭのデータを受けると、移動体１のデータを取り出して移動体１のデータを取得する。そして、データ取得手段１３は、他の移動体のデータを無線モジュール１１２へ出力する。

なお、図１に示す移動体２～１０の各々は、図９に示す移動体１の構成と同じ構成からなる。

図１０は、図１に示す通信システム１００の動作を説明するためのフローチャートである。

図１０を参照して、通信システム１００の動作が開始されると、制御装置５０は、内蔵したタイマーによって周期Ｔが到来したか否かを判定する（ステップＳ１）。そして、制御装置５０は、周期Ｔが到来したと判定したとき、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓが最大である候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤを選択し、その選択した候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤがクラスタを構成するように制御する（ステップＳ２）。

移動体１～１０のうち、選択された候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤは、制御装置５０からの制御に従ってクラスタを構成する（ステップＳ３）。

そして、クラスタヘッドＣＨは、無線モジュール（広域）１１１によって、ＡＰ２０（またはＬＴＥ基地局３０）およびネットワーク４０を介して情報サーバ６０へアクセスし、情報サーバ６０から自己のデータおよびクラスタメンバＣＭのデータをダウンロードする（ステップＳ４）。即ち、クラスタヘッドＣＨは、無線モジュール（広域）１１１によってデータを情報サーバ６０からダウンロードする。

その後、クラスタヘッドＣＨは、ダウンロードしたデータから自己のデータを取得するとともに、無線モジュール（近域）１１２によって、クラスタメンバＣＭのデータをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘでクラスタメンバＣＭへ送信する（ステップＳ５）。即ち、クラスタヘッドＣＨは、無線モジュール（近域）１１２によってデータをクラスタメンバＣＭへ送信する。

このように、クラスタヘッドＣＨおよびクラスタメンバＣＭは、無線モジュール（広域）１１１と無線モジュール（近域）１１２とを用いた階層型ネットワークによってデータを取得する。

そして、ステップＳ５の後、一連の動作は、ステップＳ１へ移行し、上述したステップＳ１～ステップＳ５が繰り返し実行される。その結果、クラスタヘッドＣＨの選択、選択されたクラスタヘッドＣＨによるクラスタの構成、および情報サーバ６０からのデータのダウンロードが周期的に行われる。

図１１は、図１０のステップＳ２の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１１を参照して、図１０のステップＳ１において、周期Ｔが到来したと判定されたとき、制御装置５０の演算手段５０４は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを演算し（ステップＳ２１）、その演算した収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを選択手段５０３へ出力する。

選択手段５０３は、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを演算手段５０４から受け、その受けた収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓをランク付けする（ステップＳ２２）。そして、選択手段５０３は、収容効率が最大である候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤを選択し（ステップＳ２３）、その選択した候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤを制御手段５０２へ出力する。

制御手段５０２は、選択された候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓを選択手段５０３から受け、その受けた候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓがクラスタを構成するように候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓを制御する（ステップＳ２４）。

そして、制御手段５０２は、クラスタ化の対象となる候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤおよび候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの集合を更新する（ステップＳ２５）。

そうすると、制御手段５０２は、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの選択を終了したか否かを判定する（ステップＳ２６）。制御手段５０２は、移動体１～１０の全てがクラスタ化されたとき、または利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零以下になったとき、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの選択を終了すると判定し、移動体１～１０の全てがクラスタ化されていないとき、または利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零よりも大きいとき、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの選択を終了しないと判定する。

ステップＳ２６において、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの選択を終了しないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２１へ移行し、ステップＳ２６において、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの選択を終了すると判定されるまで、ステップＳ２１～ステップＳ２６が繰り返し実行される。そして、ステップＳ２６において、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの選択を終了すると判定されると、一連の動作は、図１０のステップＳ３へ移行する。

図１２は、図１１のステップＳ２１の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

図１２を参照して、図１０のステップＳ１において、周期Ｔが到来したと判定されたとき、制御装置５０の演算手段５０４は、ｈ＝１を設定する（ステップＳ２１１）。なお、ｈ＝１～Ｈであり、Ｈは、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤの総数である。

ステップＳ２１１の後、演算手段５０は、データ容量Ｄｃ、データのダウンロード周期長Ｔｄ、近接移動体の個数Ｎ＿ＣＮおよび候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤと候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤとの間の通信レートＲ_{ＣＨ＿ＣＡＤ－ＣＭ＿ＣＡＤ}を受け付ける（ステップＳ２１２）。

そして、演算手段５０４は、対応表ＴＢＬ２から利用可能な最大の無線リソース量を検出し、その検出した利用可能な最大の無線リソース量に対応するチャネルＣＨＮをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘとして決定し、利用可能な最大の無線リソース量をＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌに設定する。即ち、演算手段５０４は、チャネルＣＨＮ＿ｍａｘを決定するとともに、Ａ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌ＝利用可能な最大の無線リソース量を設定する（ステップＳ２１３）。なお、ステップＳ２１３においては、演算手段５０４は、対応表ＴＢＬ２の任意のチャネルＣＨＮｑをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘとして決定し、任意のチャネルＣＨＮｑに対応する利用可能な無線リソース量をＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌに設定してもよい。

その後、演算手段５０４は、収容個数Ｎ＿ｈｕｓ＝０を設定し（ステップＳ２１４）、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌ＝０を設定し（ステップＳ２１５）、ｋ＝１を設定する（ステップＳ２１６）。なお、ｋ＝１～Ｋであり、Ｋは、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの総数である。

ステップＳ２１６の後、演算手段５０４は、ＣＯＲ（ｋ）＝Ｄｃ／（Ｒ_{ＣＨ＿ＣＡＤ－ＣＭ＿ＣＡＤ（ｋ）}・Ｔｄ）を演算する（ステップＳ２１７）。

そして、演算手段５０４は、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌにステップＳ２１７で演算した無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を加算し、その加算結果を全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌとする（ステップＳ２１８）。

その後、演算手段５０４は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲを式（３）によって演算する（ステップＳ２１９）。

そうすると、演算手段５０４は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２０）。

ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）よりも大きいと判定されたとき、演算手段５０４は、収容個数Ｎ＿ｈｕｓを“１”だけインクリメントする（ステップＳ２２１）。そして、演算手段５０４は、ｋ＝ｋ＋１を設定する（ステップＳ２２２）。

その後、一連の動作は、ステップＳ２１７へ移行し、ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）以下であると判定されるまで、ステップＳ２１７～ステップＳ２２２が繰り返し実行される。

そして、ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）以下であると判定されると、演算手段５０４は、基地局（ＡＰ２０またはＬＴＥ基地局３０）と候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤとの間の無線リソース量で収容個数Ｎ＿ｈｕｓを除算して収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを演算する（ステップＳ２２３）。

その後、演算手段５０４は、ｈ＝Ｈであるか否かを判定する（ステップＳ２２４）。ステップＳ２２４において、ｈ＝Ｈでないと判定されたとき、演算手段５０４は、ｈ＝ｈ＋１を設定する（ステップＳ２２５）。そして、一連の動作は、ステップＳ２１２へ移行し、ステップＳ２２４において、ｈ＝Ｈであると判定されるまで、ステップＳ２１２～ステップＳ２２５が繰り返し実行される。そして、ステップＳ２２４において、ｈ＝Ｈであると判定されると、一連の動作は、図１１のステップＳ２２へ移行する。

ステップＳ２１７～ステップＳ２２２は、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）以下になるまで、収容個数Ｎ＿ｈｕｓをカウントアップするステップである。そして、ステップＳ２２０において、１個目の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（１）の無線リソース量ＣＯＲ（１）からｋ＋１個目の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（ｋ＋１）の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ＋１）までの総和（＝ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌ）がＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌから減算されたときの利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）以下であると判定されたとき、１個目の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（１）の無線リソース量ＣＯＲ（１）からｋ個目の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ（ｋ）の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）までの総和（＝ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌ）がＡ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌから減算されたときの収容個数Ｎ＿ｈｕｓが、１つの候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤが収容可能な最終的な収容個数Ｎ＿ｈｕｓになる。

なお、ステップＳ２１７～ステップＳ２２２を繰り返し実行するとき、好ましくは、図８の（ｂ）に示すように、無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を昇順に配列してステップＳ２１７～ステップＳ２２２を繰り返し実行する。これによって、最終的な収容個数Ｎ＿ｈｕｓを増加でき、より多くの候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤをクラスタメンバＣＭとしてクラスタに収容できる。

そして、ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）以下であると判定されるまで、ステップＳ２１７～ステップＳ２２２を繰り返し実行することは、クラスタヘッドＣＨの候補である候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤが収容可能なクラスタメンバＣＭの個数である収容個数Ｎ＿ｈｕｓを演算することに相当する。

また、ステップＳ２２４において、ｈ＝Ｈであると判定されるまで、ステップＳ２２３を繰り返し実行することは、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤが基地局（ＡＰ２０またはＬＴＥ基地局３０）との無線通信に使用可能な第１の無線リソース量（図１２のステップＳ２２３の「ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ間の無線リソース量」）で収容個数Ｎ＿ｈｕｓを除算して候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤにおけるクラスタメンバＣＭの収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを演算する第１の演算処理を複数の候補クラスタヘッド（Ｈ個の候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ）について実行することに相当する。

更に、ステップＳ２１３において、Ａ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌ＝利用可能な最大の無線リソース量を設定することは、「１つのチャネルにおいて空いている無線リソース量（＝図４の利用可能な無線リソース量）を候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤがクラスタメンバＣＭとの無線通信に利用可能な最大無線リソース量とする」ことに相当する。

更に、ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）よりも大きくないと判定されるまで、ステップＳ２１７を繰り返し実行することは、クラスタメンバ（＝候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）が取得するデータのデータ容量Ｄｃを候補クラスタヘッドとクラスタメンバ（＝候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）との通信レートで除算して第２の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を演算する第２の演算処理を複数のクラスタメンバ（＝複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）について実行することに相当する。

更に、ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）よりも大きくないと判定されるまで、ステップＳ２２１を繰り返し実行することは、複数のクラスタメンバ（＝複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）について演算された複数の第２の無線リソース量（＝複数のＣＯＲ（ｋ））に基づいて、総和ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌが最大無線リソース量Ａ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌよりも小さくなる第２の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）の個数を収容個数Ｎ＿ｈｕｓとして演算することに相当する。

更に、ステップＳ２２０において、利用可能な無線リソース量Ａ＿ＣＯＲが零（＝０）よりも大きくないと判定されるまで、ステップＳ２２０，Ｓ２２１を繰り返し実行することは、１つのクラスタメンバについて第２の演算処理を実行して第２の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を演算すると、その演算した第２の無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）を最大無線リソース量Ａ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌから減算した減算結果Ａ＿ＣＯＲが正であるとき収容個数Ｎ＿ｈｕｓのカウント値を“１”だけ増加させる処理を繰り返し実行し、減算結果Ａ＿ＣＯＲが零以下になったときの収容個数Ｎ＿ｈｕｓのカウント値を収容個数として演算することに相当する。

図１３は、図１０のステップＳ３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

図１３を参照して、図１０のステップＳ２の後、クラスタヘッドＣＨとして選択された候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓが、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬを制御装置５０から受信する（ステップＳ３１）。

そして、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓが、制御情報ＩＦ＿ＣＴＬから選択情報ＩＦ＿ＣＨ、チャネルＣＨＮ＿ｍａｘおよび複数の識別子Ａｄｄ_ｉ（＝候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓがクラスタヘッドとして選択されたときの複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤの複数の識別子）を検出する（ステップＳ３２）。

その後、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓが、選択情報ＩＦ＿ＣＨに基づいてクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨを生成し（ステップＳ３３）、その生成したクラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ＿Ｓ（＝候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓがクラスタヘッドとして選択されたときの複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）へ送信する（ステップＳ３４）。

引き続いて、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ＿Ｓ（＝候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓがクラスタヘッドとして選択されたときの複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）が、クラスタヘッド宣言ＤＥＣ＿ＣＨをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで受信する（ステップＳ３５）。

そして、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ＿Ｓ（＝候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓがクラスタヘッドとして選択されたときの複数の候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤ）が、クラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭを生成し、その生成したクラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓへ送信する（ステップＳ３６）。

そうすると、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤ＿Ｓが、クラスタメンバ情報ＩＦ＿ＣＭをチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで受信する（ステップＳ３７）。これによって、クラスタが構成され、一連の動作は、図１０のステップＳ４へ移行する。

図１４は、図１０のステップＳ４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

図１４を参照して、図１０のステップＳ３の後、クラスタメンバＣＭが、データの取得要求をチャネルＣＨＮ＿ｍａｘでクラスタヘッドＣＨへ送信する（ステップＳ４１）。

そして、クラスタヘッドＣＨが、データの取得要求をチャネルＣＨＮ＿ｍａｘで受信する（ステップＳ４２）。

そうすると、クラスタヘッドＣＨが、基地局（ＡＰ２０またはＬＴＥ基地局３０）を介して情報サーバ６０へアクセスし、情報サーバ６０からクラスタヘッドＣＨおよびクラスタメンバＣＭのデータをダウンロードする（ステップＳ４３）。その後、一連の動作は、図１０のステップＳ５へ移行する。

この発明の実施の形態においては、制御装置５０の動作は、ソフトウェアによって実現されてもよい。この場合、制御装置５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。そして、ＲＯＭは、図１１に示すフローチャート（図１２に示すフローチャートを含む）の各ステップからなるプログラムＰｒｏｇ＿Ａを記憶する。

ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ａを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿Ａを実行して、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓが最大になるように候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤからクラスタヘッドＣＨを選択し、その選択したクラスタヘッドＣＨがクラスタを構成するように制御する。ＲＡＭは、無線リソース量ＣＯＲ（ｋ）、全体の無線リソース量ＣＭ＿ＣＯＲ＿ｔｏｔａｌ、最大の無線リソース量Ａ＿ＣＯＲ＿ｉｎｉｔｉａｌ、収容個数Ｎ＿ｈｕｓおよび収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓを一時的に記憶する。

また、プログラムＰｒｏｇ＿Ａは、ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体に記録されて流通してもよい。プログラムＰｒｏｇ＿Ａを記録した記録媒体がコンピュータに装着されると、コンピュータは、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ａを読み出して実行し、収容効率ＥＦＦ＿ｈｕｓが最大になるように候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤからクラスタヘッドＣＨを選択し、その選択したクラスタヘッドＣＨがクラスタを構成するように制御する。

従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ａを記録した記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

なお、この発明の実施の形態においては、以下に説明する方法によって、候補クラスタヘッドＣＨ＿ＣＡＤのデータと、候補クラスタメンバＣＭ＿ＣＡＤのデータとの総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌを算出してもよい。

図１５は、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌを求める方法を説明するための図である。図１５を参照して、データＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの各々を示す円の半径をｒとし、データＤ＿ＣＨの中心を点Ａとし、データＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの交点を点Ｂ，Ｃとする。角∠ＢＡＣをθとする。円弧ＢＣ、辺ＡＢおよび辺ＡＣによって形成される扇型の面積Ｓ_ＦＳは、次式によって表される。

そして、点Ａから線分ＢＣへ下ろした垂線の長さｈは、次式によって表される。

線分ＢＣと点Ａからの垂線との交点を点Ｄとすると、線分ＣＤの長さは、ｒｓｉｎ（θ／２）によって表されるので、点Ａ，点Ｃおよび点Ｄを頂点とする三角形の面積Ｓ_ＴＧ１は、次式によって表される。

そうすると、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃを頂点とする三角形の面積Ｓ_ＴＧは、次式によって表される。

その結果、線分ＢＣおよび円弧ＢＣによって囲まれた部分の面積Ｓ_ＡＲＣは、Ｓ_ＦＳ－Ｓ_ＴＧに等しいので、次式によって表される。

よって、データＤ＿ＣＨとデータＤ＿ＣＭとの重複部分の面積Ｓ_ＤＵＰは、２×Ｓ_ＡＲＣであるので、次式によって表される。

データＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの各々のデータ容量は、Ｄｃであるので、データＤ＿ＣＨとデータＤ＿ＣＭとの重複部分のデータ容量Ｄ_ＤＵＰは、次式によって表される。

２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭをまとめて情報サーバ６０からダウンロードするときのトータルのデータ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌは、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭのデータ容量の和２×ＤｃからデータＤ＿ＣＨとデータＤ＿ＣＭとの重複部分のデータ容量Ｄ_ＤＵＰを差し引いたものである。従って、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌは、次式によって表される。

図６に示すように、クラスタヘッドＣＨのデータ（円ＣＩＲ１によって表される）は、クラスタメンバＣＭのデータ（円ＣＩＲ２または円ＣＩＲ３によって表される）と一部が重複する。従って、クラスタヘッドＣＨのデータとクラスタメンバＣＭのデータとの総数をｍ（ｍは、２以上の整数）個とすると、ｍ個のデータの総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）は、次式によって表される。

クラスタヘッドＣＨのデータとｍ－１個のクラスタメンバＣＭのｍ－１個のデータとの重複部分は、ｍ－１個であり、１つのＤ_ＤＵＰ（ｐ）は、１つの重複部分のデータ容量を表すので、ｍ×Ｄ_Ｃからｍ－１個の重複部分のデータ容量の総和を減算することによって、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）が得られる。

クラスタヘッドＣＨの位置およびクラスタメンバＣＭの位置からクラスタヘッドＣＨとクラスタメンバＣＭとの距離（＝２ｈ）を算出し、距離（＝２ｈ）からｈを算出し、ｈおよび半径ｒ（＝既知（例えば、１０ｍ））から余弦定理（ｃｏｓ（θ／２）＝ｈ／ｒ）を用いて角度θを算出できるので、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）を算出できる。そして、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの重複部分が大きくなれば、式（１２）のＤ_ＤＵＰ（ｐ）が大きくなるので、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）は、小さくなる。一方、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの重複部分が小さくなれば、式（１２）のＤ_ＤＵＰ（ｐ）が小さくなるので、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）は、大きくなる。

図１６は、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌを求める別の方法を説明するための図である。図１６を参照して、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの配置領域にメッシュを設け、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭが配置されたメッシュ（斜線で表されるメッシュ）の総面積を求める。そして、Ｄ＿ｔｏｔａｌ＝Ｄｃ×（総面積）／πｒ^２によって総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌを求めてもよい。

この場合、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの重複部分が大きくなれば、総面積が小さくなるので、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌは、小さくなる。一方、２つのデータＤ＿ＣＨ，Ｄ＿ＣＭの重複部分が小さくなれば、総面積が大きくなるので、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌは、大きくなる。従って、図１６に示す方法によってｍ個のデータの総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）を算出してもよい。
図１５または図１６に示す方法によって算出された総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）は、図１２のステップＳ２２３における「ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ間の無線リソース量」を算出するために用いられる。そして、「ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ間の無線リソース量」は、総データ容量Ｄ＿ｔｏｔａｌ（ｍ）をＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ間の通信レートＲ_{ＡＰ－ＣＨ＿ＣＡＤ}で除算することによって算出される。

上述した実施の形態によれば、この発明の実施の形態による制御装置は、複数の移動体からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するようにクラスタヘッドを定期的に制御する制御装置であって、
クラスタヘッドの候補である候補クラスタヘッドが収容可能なクラスタメンバの個数である収容個数を演算し、候補クラスタヘッドが基地局との無線通信に使用可能な第１の無線リソース量で前記収容個数を除算して候補クラスタヘッドにおけるクラスタメンバの収容効率を演算する第１の演算処理を複数の候補クラスタヘッドについて実行する演算手段と、
複数の候補クラスタヘッドについて演算された複数の収容効率から最大の収容効率を検出し、その検出した最大の収容効率を有する候補クラスタヘッドをクラスタヘッドとして選択する選択手段と、
クラスタを構成するように選択手段によって選択された候補クラスタヘッドを制御する制御手段とを備えていればよい。

また、この発明の実施の形態による通信システムは、この発明の実施の形態による制御装置と、クラスタを構成する複数の移動体と、複数の移動体がダウンロードするデータを保持する情報サーバとを備え、
複数の移動体は、
候補クラスタヘッドからなり、制御装置による制御に従ってクラスタを構成するクラスタヘッドと、クラスタヘッドと無線通信を行うクラスタメンバとを含み、
クラスタヘッドは、クラスタヘッドおよびクラスタメンバのデータを情報サーバからダウンロードし、クラスタメンバのデータをクラスタメンバへ送信すればよい。

更に、この発明の実施の形態によるプログラムは、複数の移動体からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するようにクラスタヘッドの定期的な制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
演算手段が、クラスタヘッドの候補である候補クラスタヘッドが収容可能なクラスタメンバの個数である収容個数を演算し、候補クラスタヘッドが基地局との無線通信に使用可能な第１の無線リソース量で収容個数を除算して候補クラスタヘッドにおけるクラスタメンバの収容効率を演算する第１の演算処理を複数の候補クラスタヘッドについて実行する第１のステップと、
選択手段が、複数の候補クラスタヘッドについて演算された複数の収容効率から最大の収容効率を検出し、その検出した最大の収容効率を有する候補クラスタヘッドをクラスタヘッドとして選択する第２のステップと、
制御手段が、クラスタを構成するように選択手段によって選択された候補クラスタヘッドを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させればよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、制御装置、それを備えた通信システム、プログラムおよびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。

１～１０ 移動体、１１，５０１ 通信手段、１２ クラスタ構成手段、１３ データ取得手段、２０ ＡＰ、３０ ＬＴＥ基地局、４０ ネットワーク、５０ 制御装置、６０ 情報サーバ、１００ 通信システム、１１１ 無線モジュール（広域）１１２ 無線モジュール（近域）、５０２ 制御手段、５０３ 選択手段、５０４ 演算手段、５０５ 探索手段、５０６ データベース。

Claims (16)

1. 複数の移動体からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するように前記クラスタヘッドを定期的に制御する制御装置であって、
   前記クラスタヘッドの候補である候補クラスタヘッドが収容可能なクラスタメンバの個数である収容個数を演算し、前記複数の移動体がダウンロードするデータを保持する情報サーバからダウンロードするデータのデータ容量を基地局と前記候補クラスタヘッドとの間の無線通信の通信レートで除算して前記基地局と前記候補クラスタヘッドとの間の第１の無線リソース量を演算し、その演算した第１の無線リソース量で前記収容個数を除算して前記候補クラスタヘッドにおける前記クラスタメンバの収容効率を演算する第１の演算処理を複数の前記候補クラスタヘッドについて実行する演算手段と、
   前記複数の候補クラスタヘッドについて演算された複数の収容効率から最大の収容効率を検出し、その検出した最大の収容効率を有する候補クラスタヘッドをクラスタヘッドとして選択する選択手段と、
   クラスタを構成するように前記選択手段によって選択された候補クラスタヘッドを制御する制御手段とを備える制御装置。
2. １つのチャネルにおいて空いている無線リソース量を前記候補クラスタヘッドが前記クラスタメンバとの無線通信に利用可能な最大無線リソース量とし、
   前記演算手段は、前記クラスタメンバが取得するデータのデータ容量を前記候補クラスタヘッドと前記クラスタメンバとの通信レートで除算して第２の無線リソース量を演算する第２の演算処理を複数のクラスタメンバについて実行し、前記複数のクラスタメンバについて演算された複数の第２の無線リソース量に基づいて、総和が前記最大無線リソース量よりも小さくなる前記第２の無線リソース量の個数を前記収容個数として演算する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記演算手段は、１つのクラスタメンバについて前記第２の演算処理を実行して前記第２の無線リソース量を演算すると、その演算した第２の無線リソース量を前記最大無線リソース量から減算した減算結果が正であるとき前記収容個数のカウント値を“１”だけ増加させる処理を繰り返し実行し、前記減算結果が零以下になったときの前記収容個数のカウント値を前記収容個数として演算する、請求項２に記載の制御装置。
4. 複数のチャネルの各々について空いている無線リソース量を探索する探索手段を更に備え、
   前記演算手段は、複数のチャネルにそれぞれ対応する複数の空いている無線リソース量から選択された１つの前記空いている無線リソース量を前記最大無線リソース量として用いて前記収容個数を演算する、請求項２または請求項３に記載の制御装置。
5. 前記演算手段は、前記複数の空いている無線リソース量のうち、最大の空いている無線リソース量を前記最大無線リソース量として用いて前記収容個数を演算する、請求項４に記載の制御装置。
6. 前記演算手段は、前記複数の空いている無線リソース量から任意に選択された１つの空いている無線リソース量を前記最大無線リソース量として用いて前記収容個数を演算する、請求項４に記載の制御装置。
7. 前記演算手段は、前記候補クラスタヘッドの位置を中心とし、第１の半径を有する円の面積によってクラスタを構成する複数の移動体の各々がダウンロードするデータのデータ容量を表し、前記候補クラスタヘッドの位置を中心とし、前記第１の半径の整数倍である第２の半径を有する円の面積によって前記候補クラスタヘッドが前記情報サーバからダウンロードするデータの総データ容量を表したとき、前記総データ容量を前記候補クラスタヘッドと基地局との通信レートで除算して前記第１の無線リソース量を演算する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の制御装置と、
   クラスタを構成する複数の移動体と、
   前記複数の移動体がダウンロードするデータを保持する情報サーバとを備え、
   前記複数の移動体は、
   前記候補クラスタヘッドからなり、前記制御装置による制御に従ってクラスタを構成するクラスタヘッドと、
   前記クラスタヘッドと無線通信を行うクラスタメンバとを含み、
   前記クラスタヘッドは、前記クラスタヘッドおよび前記クラスタメンバのデータを前記情報サーバからダウンロードし、前記クラスタメンバのデータを前記クラスタメンバへ送信する、通信システム。
9. 複数の移動体からクラスタヘッドを選択し、その選択したクラスタヘッドがクラスタを構成するように前記クラスタヘッドの定期的な制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   演算手段が、前記クラスタヘッドの候補である候補クラスタヘッドが収容可能なクラスタメンバの個数である収容個数を演算し、前記複数の移動体がダウンロードするデータを保持する情報サーバからダウンロードするデータのデータ容量を基地局と前記候補クラスタヘッドとの間の無線通信の通信レートで除算して前記基地局と前記候補クラスタヘッドとの間の第１の無線リソース量を演算し、その演算した第１の無線リソース量で前記収容個数を除算して前記候補クラスタヘッドにおける前記クラスタメンバの収容効率を演算する第１の演算処理を複数の前記候補クラスタヘッドについて実行する第１のステップと、
   選択手段が、前記複数の候補クラスタヘッドについて演算された複数の収容効率から最大の収容効率を検出し、その検出した最大の収容効率を有する候補クラスタヘッドをクラスタヘッドとして選択する第２のステップと、
   制御手段が、クラスタを構成するように前記選択手段によって選択された候補クラスタヘッドを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. １つのチャネルにおいて空いている無線リソース量を前記候補クラスタヘッドが前記クラスタメンバとの無線通信に利用可能な最大無線リソース量とし、
    前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記クラスタメンバが取得するデータのデータ容量を前記候補クラスタヘッドと前記クラスタメンバとの通信レートで除算して第２の無線リソース量を演算する第２の演算処理を複数のクラスタメンバについて実行し、前記複数のクラスタメンバについて演算された複数の第２の無線リソース量に基づいて、総和が前記最大無線リソース量よりも小さくなる前記第２の無線リソース量の個数を前記収容個数として演算する、請求項９に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
11. 前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、１つのクラスタメンバについて前記第２の演算処理を実行して前記第２の無線リソース量を演算すると、その演算した第２の無線リソース量を前記最大無線リソース量から減算した減算結果が正であるとき前記収容個数のカウント値を“１”だけ増加させる処理を繰り返し実行し、前記減算結果が零以下になったときの前記収容個数のカウント値を前記収容個数として演算する、請求項１０に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
12. 探索手段が、複数のチャネルの各々について空いている無線リソース量を探索する第４のステップを更にコンピュータに実行させ、
    前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、複数のチャネルにそれぞれ対応する複数の空いている無線リソース量から選択された１つの前記空いている無線リソース量を前記最大無線リソース量として用いて前記収容個数を演算する、請求項１０または請求項１１に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
13. 前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記複数の空いている無線リソース量のうち、最大の空いている無線リソース量を前記最大無線リソース量として用いて前記収容個数を演算する、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
14. 前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記複数の空いている無線リソース量から任意に選択された１つの空いている無線リソース量を前記最大無線リソース量として用いて前記収容個数を演算する、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
15. 前記演算手段は、前記第１のステップにおいて、前記候補クラスタヘッドの位置を中心とし、第１の半径を有する円の面積によってクラスタを構成する複数の移動体の各々がダウンロードするデータのデータ容量を表し、前記候補クラスタヘッドの位置を中心とし、前記第１の半径の整数倍である第２の半径を有する円の面積によって前記候補クラスタヘッドが前記情報サーバからダウンロードするデータの総データ容量を表したとき、前記総データ容量を前記候補クラスタヘッドと基地局との通信レートで除算して前記第１の無線リソース量を演算する、請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. 請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    

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