JP2009239868A

JP2009239868A - 無線端末装置とその経路探索方法

Info

Publication number: JP2009239868A
Application number: JP2008086931A
Authority: JP
Inventors: Yuka Nagai; 悠香長井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】ネットワークの負荷を低減しつつ、通信の安定性を高めることができる無線端末装置を提供すること。
【解決手段】送受信部１２は、アドホックネットワークの経路を探索するための探索パケットを他の無線端末装置との間で送受信する。パケット到達率算出部２１は、送受信部１２により他端末に向けて送信された探索パケットに対して端末毎に受信されたパケットを計数し、それぞれの探索パケットの到達率を算出する。パケット送信間隔決定部２２は、算出された到達率をもとに端末毎に探索パケットを送信する送信間隔を決定する。パケット送信間隔管理部２３は、上記決定された送信間隔で対応する他端末に向け探索パケットを送信させるよう送受信部１２を制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の端末間でアドホックネットワークを形成するための経路探索パケットの送信制御を行う無線端末装置とその経路探索方法に関する。

アドホックネットワークとは、サーバや無線基地局のような集中管理する端末が存在せず、無線端末が即席で形成する自律分散型のネットワークである。つまり、無線端末の移動によりリンクが頻繁に接続・切断され、ネットワーク形態が動的に変化する。また、通信の対象となる無線端末と直接リンクが接続されていない場合、その中間にある端末を中継してデータのやり取りを行う。これをマルチホップ機能と呼ぶ。

このアドホックネットワークでのルーティングプロトコルは、データがどの端末を通ってマルチホップしていくか、どのルートを通ったら一番効率が良いか、といったルートを構築をするための通信プロトコルである。複数の端末間で経路探索パケットを送信・受信しあうことによりアドホックネットワークを形成している。

ネットワークの形成方式は、大きく分けると２つあり、１つは、経路探索パケットを一定間隔で送ることで常に通信可能な経路を探し続ける方式である（例えば、ＯＬＳＲ：Optimized Link State Routing protocol）。もう１つは、データを送信する際に経路探索パケットを送って経路探索を行う方式（例えば、ＡＯＤＶ：Ad-Hoc On-demand Distance Vector）である。

しかしながら、前者の方式では通信経路を確立しても経路探索パケットを送出し続けるため、ネットワークに無駄なパケットが流れてしまい通信帯域を逼迫するおそれがある。また、後者の方式では、ルート構築に時間がかかるため、通信が開始されるまでに待ち時間が発生してしまうという問題がある。

なお、本願に関連する公知文献として次のようなものがある（特許文献１及び２を参照。）。
特開２００５−５７３７３公報特開２００４−４０４９３公報

上述したように、アドホックネットワークでのネットワーク形成方式において、経路探索パケットを一定間隔で送ることで常に通信可能な経路を探し続ける方式では通信経路を確立しても経路探索パケットを送出し続けるため、ネットワークに無駄なパケットが流れてしまい通信帯域を逼迫するおそれがある。また、データを送信する際に経路探索パケットを送って経路探索を行う方式では、ルート構築に時間がかかるため、通信が開始されるまでに待ち時間が発生してしまうという問題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ネットワークの負荷を低減しつつ、通信の安定性を高めることができる無線端末装置とその経路探索方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係る無線端末装置は、電波到達範囲内で他の無線端末装置と互いにアドホックネットワークを形成して通信する無線端末装置であって、前記アドホックネットワークの経路を探索するための探索パケットを前記他の無線端末装置との間で送受信する送受信部と、前記送受信部により他端末に向けて送信された探索パケットに対して端末毎に受信されたパケットを計数し、それぞれの探索パケットの到達率を算出する到達率算出部と、前記算出された到達率をもとに端末毎に前記探索パケットを送信する時間間隔を決定する送信間隔決定部と、前記決定された時間間隔で前記送受信部により対応する他端末に向けて探索パケットを送信させる送信間隔管理部とを具備する。

また、この発明に係る経路探索方法は、電波到達範囲内で他の無線端末装置と互いにアドホックネットワークを形成して通信する無線端末装置に用いられる方法であって、前記アドホックネットワークの経路を探索するための探索パケットを前記他の無線端末装置との間で送受信し、前記送受信部により他端末に向けて送信された探索パケットに対して端末毎に受信されたパケットを計数してそれぞれの探索パケットの到達率を算出し、前記算出された到達率をもとに端末毎に前記探索パケットを送信する時間間隔を決定し、前記決定された時間間隔で前記送受信部により対応する他端末に向けて探索パケットを送信させるものである。

したがってこの発明によれば、ネットワークの負荷を低減しつつ、通信の安定性を高めることができる無線端末装置とその経路探索方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る無線端末装置１の機能ブロック図である。無線端末装置１は、アドホック端末それぞれに搭載されるもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、送受信部１２、パケット送信制御部１３、タイマ部１４、及びメモリ１５を備える。なお、本発明の特徴は、後述するパケット送信制御部１３の動作にある。

送受信部１２は、ＣＰＵ１１の制御の下で、自端末の電波到達範囲内に存在する他の無線端末との間で、直接又は中継装置となる端末を介して無線通信を行う。各端末は端末同士でアドホックネットワークを形成するために、経路を発見するための探索パケットを送受信部１２によりアンテナから送受信する。タイマ部１４は、上記探索パケットの送信間隔時間を測定する。

メモリ１５には、到達率−送信間隔テーブル１５１と、端末別送信間隔テーブル１５２とが格納される。到達率−送信間隔テーブル１５１は、パケット送信制御部１３に用いられるもので、探索パケットの到達率とパケットの送信間隔時間とが対応付けて記憶される。図３に、到達率−送信間隔テーブル１５１の構成の一例を示す。図３に示すように、パケット送信間隔は、パケット到達率が大きくなるにつれて長くなるように設定しておく。また、Ｎは、所定の秒数が設定される。端末別送信間隔テーブル１５２は、図４に示すように、自端末の電波到達範囲内に存在する他端末毎にパケット送信制御部１３により定められるパケット送信間隔時間が記憶される。

パケット送信制御部１３は、ＣＰＵ１１により実行される制御プログラムであり、本発明の特徴となる探索パケットの送信制御を行う。図２は、パケット送信制御部１３の内部構成を示す機能ブロック図である。パケット送信制御部１３は、パケット到達率算出部２１と、パケット送信間隔決定部２２と、パケット送信間隔管理部２３とを有する。

探索パケットが到達した端末から返送されてくるパケットは、アンテナを介して送受信部１２により受信され、パケット到達率算出部２１に一定時間蓄積される。パケット到達率算出部２１は、端末毎に受信パケット数をカウントし、一定時間に受信されたパケット数をその端末への送信パケット数で除算し、パケット到達率を算出する。算出された端末毎のパケット到達率は、パケット送信間隔決定部２２へ供給される。

パケット送信間隔決定部２２は、パケット送信間隔決定部２２から供給された端末毎のパケット到達率を到達率−送信間隔テーブル１５１と照合し、端末毎に探索パケットの送信間隔（時間）を決定する。なお、到達率−送信間隔テーブル１５１は、予めユーザにより任意に設定できるものとする。

パケット送信間隔管理部２３は、パケット送信間隔決定部２２において端末毎に決定された送信間隔を端末別送信間隔テーブル１５２に記憶する。ＣＰＵ１１は、この端末別送信間隔テーブル１５２に記憶された送信間隔を端末毎にタイマ部１４で測定し、送受信部１２から当該端末に向け探索パケットが送信される。

次に、このように構成されたパケット送信制御部１３の動作について詳細に説明する。
図５は、パケット送信制御処理の手順とその内容を示すフローチャートである。
まず、パケット到達率算出部２１は、受信パケットから端末を識別する（ステップＳ５ａ）。そして、端末別送信間隔テーブル１５２を参照して、その端末の経路が既に確立しているか否かを判定する（ステップＳ５ｂ）。既に経路が確立されていると判定した場合には、一定時間に蓄積された受信パケット数から探索パケットの到達率を算出する（ステップＳ５ｃ）。パケット到達率算出部２１は、端末毎に受信パケット数をカウントし、一定時間に受信されたパケット数をその端末への送信パケット数で除算し、パケット到達率を算出する。

パケット送信間隔決定部２２は、パケット到達率算出部２１により算出された到達率に応じて端末毎の送信間隔を決定する（ステップＳ５ｄ）。これは、例えば、図３に示す到達率−送信間隔テーブル１５１に、上記算出されたパケット到達率（％）を照合させ、対応するパケット送信間隔（秒）を選択するものとする。図３からもわかるように、パケットの送信間隔は、パケット到達率が高いほど長く設定される。これは、パケット到達率が高いということは、その端末との間の通信状態は良好であるため、探索パケットの頻度を下げても支障がないからである。

一方、上記ステップＳ５ｂの判定で、識別された端末が電波到達範囲内に新たに発見されたもので、経路が未だ確立していないと判定された場合は（ステップＳ５ｂ：ＮＯ）、図３の到達率−送信間隔テーブル１５１において最も短い送信間隔（１＊Ｎ）をその端末の送信間隔に設定する（ステップＳ５ｅ）。新たに発見された端末は、自端末から遠い場所に存在し、経路が不安定であると推定されるため、頻繁に経路探索を行う必要がある。また、経路が全く確立されていない場合に、探索パケットをブロードキャスト送信して端末を発見する際にも端末が見つかるまでは最短の送信間隔で行うようにする。

このように決定された送信間隔を、パケット送信間隔決定部２２は、端末毎に端末別送信間隔テーブル１５２に記憶する（ステップＳ５ｆ）。例えば、図４では、端末（Ｔ１）は、到達率１００％、端末（Ｔ２）は到達率５０％であり、端末（Ｔ３）は電波到達範囲内に新たに発見された端末であるものとする。Ｎ＝１（秒）としたとき、端末（Ｔ１）は１０秒の送信間隔、端末（Ｔ２）は５秒の送信間隔で、端末（Ｔ３）は１秒の送信間隔に設定される。

パケット送信間隔管理部２３は、端末別送信間隔テーブル１５２を参照して、端末毎に設定された送信間隔をタイマ部１４で測定し、送受信部１２に対して探索パケットを送信を制御する（ステップＳ５ｇ）。

以上述べたように、上記実施形態では、端末毎に探索パケットの到達率を求め、この到達率に応じて探索パケットの送信間隔を制御するようにしている。これにより、この発明を適用しない場合と比較して、ネットワーク上に送出される無駄なパケットを抑えることができる。したがって、上記実施形態によれば、ネットワークの負荷を低減しつつ、通信の安定性を高めることが可能なアドホック端末を実現できる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係る無線端末装置の一実施形態を示す機能ブロック図。パケット送信制御部の内部構成を示す機能ブロック図。到達率−送信間隔テーブルの構成の一例を示す図。端末別送信間隔テーブルの構成の一例を示す図。パケット送信間隔制御処理の手順とその内容を示すフローチャート。

符号の説明

１…無線端末装置、１１…ＣＰＵ、１２…送受信部、１３…パケット送信制御部、１４…タイマ部、１５…メモリ、１５１…到達率−送信間隔テーブル、１５２…端末別送信間隔テーブル、２１…パケット到達率算出部、２２…パケット送信間隔決定部、２３…パケット送信間隔管理部。

Claims

電波到達範囲内で他の無線端末装置と互いにアドホックネットワークを形成して通信する無線端末装置であって、
前記アドホックネットワークの経路を探索するための探索パケットを前記他の無線端末装置との間で送受信する送受信部と、
前記送受信部により他端末に向けて送信された探索パケットに対して端末毎に受信されたパケットを計数し、それぞれの探索パケットの到達率を算出する到達率算出部と、
前記算出された到達率をもとに端末毎に前記探索パケットを送信する時間間隔を決定する送信間隔決定部と、
前記決定された時間間隔で前記送受信部により対応する他端末に向けて探索パケットを送信させる送信間隔管理部と
を具備することを特徴とする無線端末装置。
前記送信間隔決定部は、前記到達率が大きくなるにつれて、前記探索パケットを送信する時間間隔を長く設定することを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
前記送信間隔決定部は、新たに探索された経路となる端末に対し、前記探索パケットを送信する時間間隔を予め決められた最短の時間間隔に設定することを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
電波到達範囲内で他の無線端末装置と互いにアドホックネットワークを形成して通信する無線端末装置に用いられる方法であって、
前記アドホックネットワークの経路を探索するための探索パケットを前記他の無線端末装置との間で送受信し、
前記送受信部により他端末に向けて送信された探索パケットに対して端末毎に受信されたパケットを計数してそれぞれの探索パケットの到達率を算出し、
前記算出された到達率をもとに端末毎に前記探索パケットを送信する時間間隔を決定し、
前記決定された時間間隔で前記送受信部により対応する他端末に向けて探索パケットを送信させることを特徴とする経路探索方法。
前記到達率が大きくなるにつれて、前記探索パケットを送信する時間間隔を長くすることを特徴とする請求項４記載の経路探索方法。
新たに探索された経路となる端末に対し、前記探索パケットを送信する時間間隔を予め決められた最短の時間間隔に設定することを特徴とする請求項４記載の経路探索方法。