CN101120555B - 无线通信装置、通信路径控制装置、通信路径控制方法及通信系统 - Google Patents

无线通信装置、通信路径控制装置、通信路径控制方法及通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供无线通信装置、通信路径控制装置、通信路径控制方法及通信系统。其中，无线通信装置在无线自组织网络中经由多个无线接口对通信进行中继。当无线通信装置通过多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，从多个无线接口中的至少2个无线接口发送请求帧。此外，无线通信装置根据请求帧，从多个无线接口中选择进行通信的无线接口。

Description

无线通信装置、通信路径控制装置、通信路径控制方法及通信系统
技术领域
本发明涉及通过无线线路对多个无线通信装置之间进行互相连接，自主地建立通信路径的自组织网络(ad hoc network)，尤其涉及通过由具有多个无线接口的无线通信装置自主地切换其接口来实现无线资源的有效利用的无线通信装置、通信路径控制装置、通信路径控制方法及通信系统。
背景技术
无线自组织网络是不具有特定的集中控制站，无线通信装置以对等的立场进行信息交换，由此自主地确保通信路径而构成网络的技术。自组织网络的路径控制可大体分为两种方式。一种是距离矢量型，另一种是链路状态型。
本发明涉及上述两种方式中的AODV(Ad hoc On-Demand DistanceVector Routing，自组织按需距离矢量路由)、DSR(Dynamic SourceRouting，动态源路由)、STP(Spanning Tree Protocol，生成树协议)所代表的距离矢量型(非专利文献1、2、3)。
图1表示以往的距离矢量型算法中的路径控制方式。距离矢量型算法由如下步骤构成：发送源节点广告请求帧，发送目的地节点发送路径确认帧作为请求帧的响应信号。
接收到请求帧的中间节点预先存储有记载在请求帧内的距离(通信成本)，仅转送记载有更小通信成本的帧。通过重复进行该动作，发送目的地节点能够知道距发送源节点的通信成本最小的路径。存储有最佳路径的发送目的地节点沿着所存储的路径的相反顺序发送路径确认帧。该路径确认帧的通过路径成为从发送源节点到发送目的地节点的最佳路径。
在自组织网络中，终端自主地构成网络。由此，当通信量集中于某个特定的终端时，经由该终端进行数据交换的所有终端都产生通信延迟。
作为解决上述通信延迟的手段，在日本特开2000-69046(专利文献1)中提出了如下方法：在无线网络中采用在有线网络中使用的生成树的概念。并且，还提出了如下结构：当在无线网络中构筑生成树时，避免发生中继循环(loop)，尽量不进行无用的中继(例如参照专利文献2和3)。
此外，还提出了如下方法：为了避免负荷向特定节点集中而带来的影响，在自组织网络中以节点负荷为指标进行路径控制(例如参照非专利文献4和5)。除此之外，还提出了如下方法：按照网络的通信量状况切换作为节点之间的可通信时间的链路成本和作为节点的忙碌比率的节点成本(例如参照非专利文献6)。
但是，在这些技术中，无线通信装置所保持的无线接口是单一的。因此，在保持有多个无线接口的情况下，要求进行进一步的改善。
另一方面，还提出了如下方法：在保持有多个无线接口的情况下，通过降低干扰来有效地利用无线资源(例如参照非专利文献7)，但没有研究负荷向节点集中的问题。
专利文献1：日本特开2000-69046
专利文献2：日本特开2000-78147
专利文献3：日本特开2003-188811
非专利文献1：IETF RFC3561：AODV routing
非专利文献2：Internet Draft：The Dynamic Source Routing Protocol
非专利文献3：IEEE802.1D std.Spanning Tree Protocol
非专利文献4：Dynamic Load-Aware Routing in Ad hoc Network，Proc.ICC 2001，June，2001
非专利文献5：リンクの寿命とノ一ドの負荷を考慮したアドホツクル一テイングプロトコルの特性評価、電子情報通信学会論文誌、Vol.85-B、No.12、2002
非专利文献6：リンクとノ一ドのコストを基にして指標の切替を行うアドホツクル一テイングプロトコル、信学技報、NS2003-80、2003
非专利文献7：A Multi-Radio Unification Protocol for IEEE802.11Wireless Networks，Microsoft，2003
如上所述，在以往的技术中，存在虽然能够有效地利用多个无线接口但无法实现避免负荷向节点集中这样的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述现有技术的实际情况而完成的，其目的在于，通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
为了实现上述目的，本发明提供一种无线通信装置，其在无线自组织网络中经由多个无线接口进行通信，其特征在于，上述无线通信装置具有：数据收发部，其在由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，经由上述多个无线接口中的至少2个无线接口来发送上述请求帧；以及路由部，其根据上述请求帧从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
上述路由部也可以根据上述请求帧的到达顺序，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
根据该无线装置，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
上述路由部也可以根据上述请求帧的到达顺序和通信成本，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
在该无线通信装置中，即便是后到达的请求帧，只要通信成本的值小就能够选择其路径。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
上述路由部也可以根据从上述请求帧的到达时间开始在一定期间内接收到的请求帧的通信成本，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
在该通信装置中，能够将延迟抑制到一定时间，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
在上述无线通信装置中，上述无线通信装置针对上述多个无线接口中的每一个无线接口都具有蓄积帧的多个发送缓冲器，上述无线通信装置还具有测定部，上述测定部对上述多个无线接口中的每一个无线接口测定蓄积在每一个上述无线接口的上述多个发送缓冲器中的帧的总数据量，在由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，上述数据收发部也根据由上述测定部测定出的总数据量来选择发送上述请求帧的无线接口，发送上述请求帧。
在该无线通信装置中，能够从发送缓冲器的数据蓄积量小的无线接口发送请求帧，能够实现无线接口使用率的均匀化。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
本发明提供一种无线通信装置，其在无线自组织网络中经由多个无线接口进行通信，上述无线通信装置针对上述多个无线接口中的每一个无线接口都具有蓄积帧的多个发送缓冲器，上述无线通信装置具有：测定部，上述测定部对上述多个无线接口中的每一个无线接口测定蓄积在每一个上述无线接口的上述多个发送缓冲器中的帧的总数据量，数据收发部，当由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，在各无线接口之间的由上述测定部测定出的总数据量测定值的差值小于阈值的情况下，上述数据收发部从上述多个无线接口中的至少2个无线接口发送上述请求帧，在各个无线接口之间的由上述测定部测定出的总数据量测定值的差值中的至少1个差值在阈值以上的情况下，上述数据收发部从该总数据量少的无线接口发送上述请求帧；以及路由部，其根据上述请求帧，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
在该无线通信装置中，按照发送缓冲器的数据蓄积量的差值来发送请求帧。通过该请求帧的发送的选择，能够在确保1个节点内的无线接口的均匀化的同时，维持与周边节点的频率利用的均匀化。结果，能够实现无线资源的有效利用。
上述无线通信装置也可以作为管理下属终端的接入点发挥作用，当从上述下属终端接收到帧时，上述数据收发部也可以代替该下属终端来发送上述请求帧。
当接收到以上述下属终端为发送目的地的请求帧时，上述数据收发部也可以代替该下属终端来回复该请求帧的响应信号。
根据该无线通信装置，即使终端不具有自组织路径控制功能，也能够确保从发送源终端到发送目的地终端的路径。
上述无线通信装置还具有所属终端管理部，上述所属终端管理部管理下属终端的所属的所属终端信息，当有新终端属于上述无线通信装置的下属时，上述数据收发部可以广播发送用于通知该终端的所属的帧，当从其它无线通信装置接收到用于通知新终端的所属的帧时，上述所属终端管理部从上述所属终端信息中删除该终端的所属。
根据该无线通信装置，对终端的移动也能够应对。
此外，还能够应对经由IEEE802.11以外的接口连接有有线通信装置等的情况。
上述路由部也可以对由发送源地址和发送目的地地址构成的组的每个组，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
在该无线通信装置中，能够对由发送源地址和发送目的地地址构成的组的每个组来改变使用的无线接口，能够提高每个无线接口的负荷分散的效果。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
上述数据收发部也可以根据对上述路由部设定的设定时间周期性地发送请求帧。
在该无线通信装置中，能够通过周期性地发送请求帧来切换无线接口，能够提高每个无线接口的负荷分散的效果。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
上述路由部也可以在根据上述请求帧来选择无线接口时，参照路由表针对到达发送目的地的路径确认是否存在前次已经使用的无线接口，在存在前次已经使用的无线接口的情况下，对针对前次已经使用的无线接口的通信成本进行加权，根据上述加权后的通信成本，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
在该无线通信装置中，易于选择前次已经使用的无线接口，能够减少通信接口的变更，能够实现系统的稳定化。结果，能够进行考虑到多个无线接口的最佳路径选择。
如上所述，根据本发明的实施例，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
附图说明
图1是表示以往的距离矢量型算法中的路径控制方式的图。
图2是表示应用本发明的构成无线自组织网络的无线通信装置的配置例的图。
图3是本发明的第1实施例的无线通信装置的框图。
图4是表示由本发明的第1实施例的无线通信装置(节点2)所管理的路由表的例子的图。
图5是表示使用本发明的第1实施例的路径控制方法的无线自组织网络的图。
图6是表示在本发明的第1实施例的无线通信装置(节点2)的路由表中设定的信息的图。
图7是本发明的第2实施例的无线通信装置的框图。
图8A是表示按照本发明的第2实施例的路径控制方法构成的无线自组织网络的图(发送缓冲量的差值小时)。
图8B是表示按照本发明的第2实施例的路径控制方法构成的无线自组织网络的图(发送缓冲量的差值大时)。
图9是本发明的第3和第4实施例的无线通信装置的框图。
图10是表示由本发明的第5实施例的无线通信装置所管理的路由表的例子的图。
图11是表示按照本发明的第5实施例的路径控制方法构成的无线自组织网络的图。
图12是表示由本发明的第5实施例的无线通信装置(节点1)所管理的路由表的例子的图。
图13是表示不使用滞后(hysteresis)时的路径选择的图。
图14是表示按照本发明的第7实施例使用滞后时的路径选择的图。
图15A是表示在IEEE802无线LAN中使用请求帧和路径确认帧时的帧结构的图(路径控制用的帧结构)。
图15B是表示在IEEE802无线LAN中使用请求帧和路径确认帧时的帧结构的图(IEEE802.11 Action Frame)。
图15C是表示在IEEE802无线LAN中使用请求帧和路径确认帧时的帧结构的图(IEEE802.2LLC)。
图16是表示请求帧的路径控制用有效载荷的帧结构的图。
图17是表示路径确认帧的路径控制用有效载荷的帧结构的图。
标号说明
10、20、30：无线通信装置；101、201、301：无线接口；103、203、303：无线接口；105、205、305：数据收发部；107、207、307：路由部；109、209、309：上层协议部；121、221、321：通信路径控制装置；211、213：发送缓冲器；215：测定部；317：所属终端管理部。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
在以下的实施例中，作为无线接口使用在IEEE802.11中规定的无线LAN的介质访问控制(MAC)层和物理(PHY)层，但也可以使用其它的无线接口。此外，使用IEEE802.11a和IEEE802.11g的两个无线接口，但也可以使用多于两个的无线接口。
图2是表示应用本发明的构成无线自组织网络的无线通信装置的配置例的图。作为无线通信装置的节点(节点1～节点7)通过两个无线接口(IEEE802.11a和IEEE802.11g)相互连接，构成无线自组织网络。
在图2的例子中，假定从节点1到节点7，以节点2和节点6为中继来发送数据。例如在节点1和节点2之间802.11a的无线接口拥堵或混乱的情况下，能够通过使用802.11g的无线接口来避免混乱。这样，各个节点使用多个无线接口中的没有拥堵或混乱的无线接口，由此能够实现无线资源的有效利用。另外，该混乱的避免方法将在后面进行说明。
(第1实施例的装置结构)
图3是本发明的第1实施例的无线通信装置10的框图。
无线通信装置10由多个无线接口101、103、数据收发部105、路由部107以及上层协议部109构成。另外，也能够将数据收发部105和路由部107合并来构成为通信路径控制装置121。将从无线接口101、103接收到的数据帧传送给数据收发部105，并分成用于路径控制协议的路由系数据、和由上层应用程序生成的用户系数据。将路由系数据传送给路由部107。被传送给路由部107的数据按照后述的路径控制方法进行处理。结果，如图4所示生成包括多个无线接口的信息的路由表。另外，图4是表示由无线通信装置10所管理的路由表的例子的图。
用户系数据确认其发送目的地，将以本节点为发送目的地的数据传送给上层协议部111。被传送给上层协议部111的数据由各种上层应用程序进行处理。而对于以其它节点为发送目的地的数据，参照路由部107的路由表来设定帧的发送目的地，发送给预定的无线接口。
(第1实施例的路径控制方法)
参照图5说明本发明的第1实施例的路径控制方法。在图5中，节点1～节点4构成为图3的无线通信装置10。图5表示从节点1(发送源)向节点4(发送目的地)发生了用户系数据的情况。各个节点具有多个无线接口，根据周期性交换的帧的接收功率等，对每个无线接口计算与相邻节点的通信成本。通常，通信距离越长通信成本越大。例如，从节点1到节点3的通信成本为10，而从节点3到节点4的通信成本则为20。此外，即使在相同节点之间，如果无线环境不同，则通信成本有时也会变化。例如，从节点1到节点2的802.11g的通信成本为10，而从节点1到节点2的802.11a的通信成本则为12。
在节点1从终端1接收到用户系数据的情况下，节点1参照路由表确认有无到达作为发送目的地的节点4的路径。当在路由表的发送目的地地址中存在节点4的地址的情况下，节点1知道保持有到达节点4的路径。在节点1与节点4初次通信时，节点1基本上没有保持到达节点4的路径。
在节点1没有保持到达发送目的地节点的路径的情况下，节点1将以节点4为发送目的地的请求帧广播发送给周边节点(节点2和节点3)。另外，在该请求帧中具有：发送源地址、发送目的地地址、请求帧固有的ID以及从请求帧发送源起的通信成本的值。该请求帧通过节点1的数据收发部发送给节点1所保持的802.11a和802.11g这两个无线接口，并从两个无线接口进行发送。
接收到请求帧的节点2通过确认请求ID，确认以前是否已经接收到相同的帧。在接收到的请求帧为初次接收的帧的情况下，节点2将图6所示的值写入路由表中。结果，构成图4所示的路由表。
作为一个例子，图6表示在节点2的路由表中设定的信息。发送目的地地址表示作为请求帧的发送目的地的节点4。另外，在路径确认帧的情况下，将作为路径确认帧的发送目的地的节点1设定为发送目的地地址。对于接下来的节点地址，作为接下来的节点的地址表示节点4，作为无线接口表示11a。对于发送接口，作为发送侧的地址表示节点2，作为无线接口表示11a。此外，在路由表中设定通信成本值和请求ID。并且，写入路由表的设定时间。
在节点2以前曾接收到具有同一请求ID的帧的情况下，节点2将最后1跳(hop)的成本与记载在请求帧内的通信成本相加，计算到达节点2的通信成本。对该计算出的到达节点2的通信成本、和记载在路由表中的通信成本进行比较。当比较结果为到达节点2的通信成本大于记载在路由表中的通信成本的情况下，节点2抛弃请求帧。另一方面，当到达节点2的通信成本小于记载在路由表中的通信成本的情况下，节点2按照接收到的请求帧的内容改写路由表的内容。结果，图4所示的路由表的内容被更新。
例如，在节点2初次从节点1通过802.11a的无线接口接收到通信成本值为0的请求帧的情况下，节点2加上12作为最后1跳的成本。结果，到达节点2的通信成本为12，将该值写入到路由表中。然后，在节点2从节点1通过802.11g的无线接口接收到同一请求帧的情况下，节点2加上10作为最后1跳的成本。结果，到达节点2的通信成本为10。由于该通信成本小于记载在路由表中的通信成本，因此，节点2更新路由表的内容。由此，将低成本的无线接口的信息写入到路由表中。
在节点2改写了路由表后，节点2确认请求帧的发送目的地地址是否为本节点。在这样的情况下，由于发送目的地是节点4，在请求帧中设定有不同于节点2的地址，因此，节点2需要进行请求帧的再次转送。
节点2更新请求帧的内容中的通信成本的值(加上最后1跳的成本，改写成到达节点2的通信成本)，不管接收到帧的无线接口是哪个接口，都从所有的无线接口进行发送。
节点3也进行与节点2相同的处理。但是，在节点3的情况下，节点3和节点1的通信成本在802.11g和802.11a这两个无线接口中是相同的。在这样的情况下，在接收到到达时间晚的请求帧时不更新路由表。结果，请求帧的到达时间早的无线接口被选择。
从节点2或者节点3接收到请求帧的节点4也进行与上述相同的处理。不过，由于节点4是请求帧的发送目的地节点，因此，不进行请求帧的再次转送。取而代之，节点4发送路径确认帧。在该路径确认帧中包括发送源地址、发送目的地地址以及路径确认ID。
当作为发送目的地节点的节点4最终接收到请求帧时，利用路由表确认到达请求发送源(节点1)的路径。节点4沿着记载在路由表中的路径和所记载的无线接口将路径确认帧发送给节点2(或者节点3)。
在这样的情况下，如图5所示，节点4经由节点2接收到的请求帧的最低通信成本，是将从节点1到节点2的利用802.11g的通信成本10和从节点2到节点4的利用802.11a的通信成本10相加而得到的20。另一方面，节点4经由节点3接收到的请求帧的最低通信成本，是将从节点1到节点3的通信成本10和从节点3到节点4的通信成本20相加而得到的30。因此，节点4经由节点2发送路径确认帧。
接收到路径确认帧的节点2将到达路径确认帧发送源的路径写入到路由表中。在图4所示的路由表的请求ID的情况下，记载路径确认ID。接收到路径确认帧的节点2确认路径确认帧的发送目的地是否为本节点，在不是本节点的情况下，按照路由表进行帧的再次转送。
在路径确认帧到达节点1、处理结束时，建立节点1和节点4之间的通信路径。在该通信路径被建立之前的期间，用户系数据的数据帧由在路由部另行设置的缓冲器进行保持。在通信路径被建立之后，该数据帧被转送给进行发送的无线接口。
如上所述，在本发明的第1实施例的无线通信装置中，不管接收到请求帧的无线接口是哪个接口，还都从其它的无线接口发送请求帧。结果，当无线通信装置或者无线接口混乱时，请求帧停滞在无线通信装置内，由周边节点进行的请求帧的接收产生延迟。反之，能够比已经混乱的帧更早地接收来自没有混乱的无线通信装置或者无线接口的请求帧。由此，通过将先前已经到达的请求帧的发送源无线接口选择为通信路径，能够实现避免混乱。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
并且，在第1实施例的无线通信装置中，即便是后到达的请求帧，只要通信成本的值小就能够选择该路径。此外，不必一定选择通信成本小的路径，也可以在从请求帧的到达时间起经过了一定期间的情况下，从在该一定期间内到达的请求帧中选择通信成本值小的路径。结果，能够通过除了考虑到多个无线接口外、还考虑到通信成本的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
在该第1实施例的无线通信装置中，也可以构成为预先记录最初到达发送目的地节点的请求帧的到达时间，仅接收从该到达时间开始在阈值时间以内的请求帧。结果，能够通过在将延迟抑制到一定值以内的同时还考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
(第2实施例的装置结构)
图7是本发明的第2实施例的无线通信装置20的框图。
无线通信装置20与图3的无线通信装置10相同，由多个无线接口201、203、数据收发部205、路由部207以及上层协议部209构成。无线通信装置20针对每个无线接口保持有多个发送缓冲器211、213，无线通信装置20还具有测定蓄积在发送缓冲器中的帧的数据量的测定部215。另外，也能够合并数据收发部205、路由部207以及测定部215构成为通信路径控制装置221。在该第2实施例中，假定按照服务质量(QoS)分开使用多个发送缓冲器。
对于多个发送缓冲器例如在IEEE802.11e中有所规定。802.11e中的优先控制通过针对每个发送缓冲器设定的发送待机时间的期待值来实现。即，越是优先级高的缓冲器将待机时间的期待值设定得越短，由此能够以更小的待机时间迅速地进行发送。
在这样的无线通信装置中，根据迅速进行路径设定的必要性，使用优先级较高的缓冲器来发送路由系帧。此时，即便在优先级低的缓冲器中蓄积有大量的数据，也不会对请求帧的发送时间带来大的影响。
在本实施例中，由测定部215针对每个无线接口测定蓄积在发送缓冲器211、213中的总数据量，从总数据量少的无线接口发送请求帧。由此，可以将数据量少的无线接口设为通信路径。
(第2实施例的路径控制方法)
参照图8A、8B说明本发明的第2实施例的路径控制方法。图8A、8B表示构成为图7的无线通信装置20的节点1向节点2和节点3发送请求帧的情况。
首先，各个节点通过测定部215监视每个无线接口的发送缓冲器的数据量的合计值。缓冲器的合计值表示多个每个优先级的发送缓冲器的数据量的总计。
当节点1从终端1接收用户系数据、并发送到达发送目的地节点的请求帧的情况下，节点1对所监视的数据量的每个无线接口的总计值进行比较。节点1使用总计值小的无线接口来发送请求帧。
对于该请求帧的发送，也可以按照总计值的差值来发送请求帧。如果总计值的差值在预定阈值以下，则按照第1实施例的路径控制方法从所有无线接口(例如802.11a和802.11g)发送请求帧。在总计值的差值大于预定阈值的情况下，节点1仅使用合计值最小的无线接口(例如仅使用802.11g)来发送请求帧。
如上所述，在本发明的第2实施例的无线通信装置中，从发送缓冲器的数据蓄积量小的无线接口发送请求帧。由此，实现无线接口使用率的均匀化。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
此外，在测定了发送缓冲器的数据蓄积量时，也能够按照该数据蓄积量的差值来发送请求帧。即，在差值大的情况下从数据蓄积量小的无线接口发送请求帧。而在差值小的情况下从无线通信装置的多个无线接口发送请求帧。通过该请求帧的发送的选择，能够在保持1个节点内的无线接口的均匀性的同时，维持与周边节点的频率利用的均匀性。结果，能够实现无线资源的有效利用。
(第3实施例：无线通信终端是管理不具有路径控制功能的终端的接入点的情况)
下面，作为第3实施例，说明无线通信装置是管理不具有路径控制功能的终端的接入点的情况。
在本说明书中，“接入点”是指不管固定式、移动式，而具有中继功能的任意的通信装置。“终端”是指不具有中继功能的任意的终端装置。
图9表示该第3实施例的无线通信装置30的装置结构。无线通信装置30与图3的无线通信装置10相同，由多个无线接口301、303、数据收发部305、路由部307以及上层协议部309构成。无线通信装置30还具有管理下属的有线通信装置的终端所属信息的所属终端管理部317。另外，也能够合并数据收发部305、路由部307以及测定部317而构成为通信路径控制装置321。当在网络内存在不具有路径控制功能的终端的情况下，需要由接入点代替下属的终端来进行路径控制。即，接入点总是管理自己下属的终端的地址。
在IEEE802.11的规定中，为了在无线中不流过无用的帧，规定为总是管理终端的所属信息。在下属的终端按照IEEE802.11的规定进行动作的情况下，所属终端管理部317按照该IEEE802.11的规定管理下属的终端。将该终端的所属信息与路由部进行交换，通过在路由部中进行连接于所有的无线接口上的终端的所属信息进行交换，能够应对不具有路径控制功能的终端。
具体而言，在从下属的终端接收到数据帧时，接入点确认在路由表中是否存在其发送目的地。当在路由表中不存在发送目的地的情况下，使用第1实施例或者第2实施例的路径控制方法来发送请求帧。
接收到请求帧的接入点对属于本节点的终端的信息和发送目的地地址进行比较。在比较结果为发送目的地是本节点的下属终端的情况下，接入点代替终端来发送路径确认帧。在由请求发送源接入点接收到该帧时，建立通信路径。
如上所述，在该无线通信装置中，当接入点从下属的终端接收到不知道到达发送目的地的路径的帧时，代替下属的终端来发送请求帧。另一方面，在请求方的终端位于自己下属的情况下，接收到请求帧的接入点以代理的方式发送路径确认帧，作为请求帧的响应信号。由此，即使终端不具有自组织路径控制功能，也可以确保从发送源终端到发送目的地终端的路径。结果，在网络中包括这样的终端的情况下，也能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
(第3实施例：终端进行了移动的情况)
下面，讨论如上所述无线通信装置是管理不具有路径控制功能的终端的接入点、且该终端在接入点之间进行了移动的情况。
不具有路径控制功能的终端无法自主地建立通信路径，因此，当这样的终端在接入点之间移动时，通信路径被切断。因此，希望在终端进行了移动的情况下迅速地恢复通信路径。
为此，当有新终端属于接入点时，接入点对网络整体广告该终端信息。接收到广告帧的接入点通过所属终端管理部317确认所广告的终端的地址是否记载在本节点所管理的所属终端信息中。当记载在所属终端信息中的情况下，终端移动到其他接入点的情况被确认，因此，该接入点从所属终端信息中删除所广告的终端的地址。
接收到广告帧的接入点参照路由表确认在路由表中是否存在所广告的终端的地址。已知当在路由表中存在所广告的终端的地址的情况下，需要恢复与所广告的终端的通信路径。因此，该接入点通过再次发送请求帧来进行通信路径的再次构建。由此，能够确保通信路径的切断时间较短。
如上所述，在该无线通信装置中，在有新终端属于接入点的下属的情况下，接入点广播发送用于通知其所属的帧。另一方面，在接收到广播发送的帧的接入点是该终端的原所属接入点的情况下，从管理下属终端的信息中清除该终端的信息。在对新终端或者发生了移动的终端进行通信的无线通信装置，能够通过再次发送请求帧来进行通信路径的迅速普及。由此，对于终端的移动也能够应对。结果，当终端在网络内移动的情况下，也能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
(第4实施例：无线通信装置是与IEEE802.11以外的终端连接的接入点的情况)
对于按照IEEE802.11的规定进行管理的终端，如上所述，能够按照IEEE802.11的规定管理该终端的所属信息。但是，如Ethernet(以太网)(注册商标)那样，对于与IEEE802.11以外的无线接口连接的终端，不能采用上述方法来管理该终端的所属信息。即，与有线通信装置连接的接入点仅通过与有线通信装置连接无法进行该有线通信装置的所属的管理。
下面，作为第4实施例，说明无线通信装置是与连接于IEEE802.11以外的无线接口(在此是有线接口)上的终端连接的接入点的情况。
该第4实施例的无线通信装置具有与图9的无线通信装置30相同的装置结构。在与第3实施例不同、连接有有线通信装置的情况下，仅通过所属终端管理部317按照IEEE802.11的规定进行动作，无线通信装置无法管理有线通信装置。
因此，当接入点通过有线接口接收到数据帧时，接入点将该数据帧的发送源地址加写到所属终端管理部317的终端所属信息中。通过这样地加写来发送一次数据帧，对于由接入点接收到的终端，能够与按照IEEE802.11的规定进行管理的终端同样地进行路径控制。
如上所述，接入点监视来自有线接口的数据帧的发送源地址，在从未知的有线通信装置进行了发送的情况下，接入点记录该有线通信装置位于其下属的情况。通过这样地管理下属的有线通信装置，接入点能够以代理的方式发送请求帧和路径确认帧。结果，在连接有有线通信装置的情况下，也能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
(第5实施例)
参照图10～图12说明在路由部的路由表中追加有发送源地址的第5实施例。图10是表示由本发明的第5实施例的无线通信装置所管理的路由表的例子的图，在图4的路由表中追加有发送源地址。
在接收到数据帧时，各个无线通信装置不仅确认帧信头的发送目的地地址，还确认发送源地址。在这两者一致的情况下，按照路由表进行数据发送。在帧信头的发送目的地地址和发送源地址中的任意一个不同的情况下，通过另行发送请求帧，再次搜索路径并对路由表进行路径设定。
在本说明书中，“路由表”是指由路由部管理的路径信息。路由部根据发送目的地地址来发送帧，因此，路由表至少包括发送目的地地址。并且，如图4所示，路由表还可以包括接下来的节点地址、发送接口、通信成本值以及请求ID。此外，路由表既可以像第5实施例那样包括发送源地址，也可以像后述的第6实施例那样包括设定时间。由于路由表根据请求帧被进行写入，因此，与路由表相同地，请求帧也至少包括发送目的地地址。并且，请求帧也可以包括发送源地址、请求ID以及通信成本值。
参照图11说明这样在路由表中追加有发送源地址时的路径控制方法。图11是表示按照本发明的第5实施例的路径控制方法构成的无线自组织网络的图。
经由多个无线接口进行通信的节点1～节点4按照例如第1实施例的装置结构构成，并且，在该路由部的路由表中包括发送源地址。该节点1～节点4通过多个无线接口(802.11a和802.11g)相互连接，构成无线自组织网络。下面，对从连接于节点1上的终端1和终端2向连接于节点4上的终端3发送数据的情况进行说明。
首先，在从终端1向终端3发送数据的情况下，节点1确认是否保持有到达发送目的地的终端3的路径。在进行该确认时，节点1不仅参照发送目的地地址还参照作为发送源地址的终端1的信息，判断有无从终端1到终端3的路径。在不存在该路径的情况下，节点1从多个无线接口发送请求帧。该节点1中的路由表与实施例1的路径控制方法相同地构成，图12那样的信息被写入到路由表中。图12是表示由本发明的第5实施例的无线通信装置(节点1)所管理的路由表的例子的图。在该第5实施例中，在将终端1的信息作为发送源地址写入到路由表中这一点上不同于第1实施例。节点1根据该路由表将来自终端1的数据通过802.11g的无线接口发送给节点2。并且，节点2通过802.11a的无线接口发送给节点4，最终将数据发送给终端3。
接着，在发生了从终端2向终端3的通信的情况下，以往没有在路由表中写入发送源地址，因此，按照在发生了从终端1向终端3的通信时写入的路由表来确定路径。即，节点1利用与从终端1向终端3的通信相同的路径进行从终端2向终端3的通信。在这样的以往的方法中，有可能在无线接口的使用频度上产生偏差。
因此，在第5实施例中，当发生从终端2向终端3的通信时，各个节点确认发送源地址，在发送源地址和发送目的地地址的组不一致的情况下，另行发送请求帧。
在图11中，对于从终端1向终端3的通信，在节点1和节点2之间选择802.11g，在节点2和节点4之间选择802.11a。通过提高使用频度高的无线接口的通信成本(通过根据无线链路的混乱情况改变通信成本)，在另行发送了请求帧时，易于设定使用了使用频度低的无线接口的通信路径。例如，当作为对正在通信中的无线接口的通信成本而追加3时，从节点1向节点2的802.11g的无线接口的通信成本为13。因此，对于从终端2向终端3的通信，在节点1和节点2之间选择802.11a，在节点2和节点4之间选择802.11g。通过这样再次设定从终端2到终端3的路径，能够分离从终端1向终端3发送用的无线接口和从终端2向终端3发送用的无线接口。
这样，在本发明的第5实施例中，通过路由表来管理发送源地址，由此能够针对由发送源地址和发送目的地地址构成的组的每个组改变使用的无线接口，能够在将多个无线接口的使用频度保持为一定的同时确保路径。即，能够提高每个无线接口的负荷分散的效果。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
(第6实施例)
下面，作为第6实施例，说明使用对路由表设定的设定时间的情况。
如图4所示，路由部能够将对路由表设定的时间写入到路由表的设定时间中。在无线自组织网络中，最佳路径也有可能随着各个节点结构的变化和通信状态的变化等而发生变化。因此，优选的是，在从设定了路径的设定时间开始经过了一定时间后，即使是已知的路径也再次发送请求帧，进行路径构建。
在第6实施例中，各个节点例如按照第1实施例的装置结构构成，并且，在其路由部的路由表中包括设定时间。当各个节点在从记载于路由表内的设定时间开始经过了预定的周期时间之后接收到发送给相应的发送目的地(或者发送目的地和发送源的组)的数据分组时，再次发送请求帧。
这样，在本发明的第6实施例中，通过定期地发送请求帧，能够切换无线接口，从而能够提高每个无线接口的负荷分散的效果。结果，能够通过考虑到多个无线接口的最佳路径选择来实现无线资源的有效利用。
另外，在上述实施例中，在发送了请求帧之后建立通信之前的期间，也可以将数据帧保持在另行设置在路由部中的缓冲器中，如果旧路径的设定时间足够晚，则也可以使用已经与发送目的地节点建立了通信路径的旧路径的无线接口，与请求帧并行地发送数据帧。
(第7实施例)
下面，作为第7实施例，参照图13～图14说明在多个无线接口的通信成本相等时或者通信成本的差值小时，对针对在旧路径中使用的无线接口的通信成本进行加权的情况。
当在1个无线通信装置内存在多个无线接口的情况下，有时频繁发生节点之间的通信成本相等的情况或者通信成本的差值小的情况。在这样的情况下，在定期地发送请求帧并计算通信路径时，有可能在每次计算通信路径时选择不同的无线接口。从系统稳定性的观点来看，频繁变更无线接口是不理想的。由此，通过在路径选择中使用滞后(hysteresis)以使得容易选择旧路径，能够减少在通信路径中使用的无线接口的变更。
图13是表示不使用滞后时的路径选择的图。在节点1和节点2之间，2个无线接口的通信成本大为不同，因此，总是选择通信成本小的无线接口(802.11g)。另一方面，在节点2和节点3之间通信成本相等，因此，概率地选择用于通信路径的无线接口。由此，有时在新路径中选择与旧路径不同的无线接口，根据情况在每次计算通信路径时选择不同的无线接口，系统变得不稳定。
为此，在本发明的第7实施例中，在图3的路由部中，参照路由表确认是否存在旧路径的无线接口。当存在在旧路径中已经使用的无线接口的情况下，对针对在旧路径中已经使用的无线接口的通信成本进行1以下的加权。使用这样加权后的通信成本来比较无线接口的通信成本，由此，从多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
图14表示按照本发明的第7实施例使用滞后时的路径选择。在第7实施例中，在路径选择时参照路由表对在旧路径中已经使用的无线接口的通信成本乘以1以下的权值。在图14中乘以0.8作为权值。由此，在新路径中也容易选择在节点2和节点3之间的旧路径中已经使用的无线接口。特别是在2个节点之间的无线接口的通信成本相等的情况下或者通信成本的差值小的情况下，容易继续选择旧路径，系统稳定化。
权值的值越小则选择在旧路径中已经使用的无线接口的概率越高，因此，通过调整权值的值，能够实现多个无线接口的负荷分散，能够实现与系统稳定性的调整。结果，能够进行考虑到多个无线接口的最佳路径选择。
(帧结构例)
参照图15～图17说明将在上述实施例中使用的请求帧和路径确认帧用于IEEE802无线LAN的帧结构的例子。
作为表示请求帧和路径确认帧的路径控制用的帧结构，如图15A所示，能够使用在信头之后附加表示帧种类的Control ID、在其后附加路径控制用有效载荷的帧结构。使用信头和Control ID来表示是请求帧还是路径确认帧。在有效载荷中设定上述实施例所示的发送目的地地址、接下来的节点地址、发送接口、通信成本值、请求ID、设定时间等。另外，还可以像发送目的地地址那样，将上述有效载荷的一部分设定在信头中，而不是设定在有效载荷中。
当在IEEE802.11无线LAN系统中使用路径控制用的帧结构的情况下，考虑使用图15B所示的IEEE802.11 Action Frame的情况和使用图15C所示的IEEE802.2LLC的情况。
在使用IEEE802.11Action Frame的情况下，802.11信头相当于图15A的信头，Category/Action相当于图15A的Control ID。在802.11信头中，将Type和Subtype设定为Type＝00(management)和Subtype＝1101(action)。这样，能够使用802.11信头来确定是路径控制用的帧。当在接下来的802.11有效载荷的开头设定Category和Action时，在Category中设定作为网格网络关联的行为(Action)的识别符(mesh)，在Action中设定表示请求帧/路径确认帧的种类的识别符。通过这样地设定，能够确定路径控制用有效载荷。
在使用IEEE802.2LLC的情况下，802.11信头相当于图15A的信头，LLC/SNAP信头和ID相当于图15A的Control ID。在802.11信头中，Type＝data。在接下来的LLC/SNAP信头中存在被称作OUI的表示组织代码的字段。在该OUI中设定表示网格网络的识别符(mesh)，进行其后的有效载荷的区别。此外，在OUI＝mesh的情况下，在接下来的有效载荷的开头设定ID，设定表示请求帧/路径确认帧的种类的识别符。通过这样地设定，能够确定路径控制用有效载荷。
在使用上述任意一种结构的情况下，都能够确定路径控制用有效载荷，因此，能够按照预定的帧结构来对路径控制用有效载荷设定信息，能够对所设定的信息进行解析。作为路径控制用有效载荷的帧结构，例如包括图16和图17的结构。
图16是表示请求帧的路径控制用有效载荷的帧结构的图。如上所述，在请求帧中包括发送源地址、发送目的地地址、请求帧固有的ID、以及从请求帧发送源开始的通信成本的值。图16的RREQ ID对应于请求ID，Metric对应于通信成本值，Source Address对应于发送源地址，Destination Address#1对应于发送目的地地址。
图17是表示与图16对应的路径确认帧的路径控制用有效载荷的帧结构的图。如上所述，通过使用图15～图17的帧结构，能够用IEEE802.11无线系统实现上述实施例。
另外，本发明不限于上述实施例，可以在权利要求的范围内进行各种变更和应用。

Claims (15)

1.一种无线通信装置，其在无线自组织网络中经由多个无线接口进行通信，其特征在于，上述无线通信装置具有：
数据收发部，在由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，该数据收发部经由上述多个无线接口中的至少2个无线接口来发送上述请求帧；以及
路由部，其根据上述请求帧，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
上述路由部根据上述请求帧的到达顺序，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
上述路由部根据上述请求帧的到达顺序和通信成本，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
4.根据权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，
上述路由部根据从上述请求帧的到达时间开始在一定期间内接收到的请求帧的通信成本，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的无线通信装置，其特征在于，
上述无线通信装置针对上述多个无线接口中的每一个无线接口都具有蓄积帧的多个发送缓冲器，
上述无线通信装置还具有测定部，上述测定部对上述多个无线接口中的每一个无线接口测定蓄积在每一个上述无线接口的上述多个发送缓冲器中的帧的总数据量，
当由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，上述数据收发部根据由上述测定部测定出的总数据量来选择发送上述请求帧的无线接口，并发送上述请求帧。
6.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
上述无线通信装置作为管理下属的终端的接入点来发挥作用，
当从上述下属的终端接收到帧时，上述数据收发部代替该下属的终端来发送上述请求帧。
7.根据权利要求6所述的无线通信装置，其特征在于，
当接收到以上述下属的终端为发送目的地的请求帧时，上述数据收发部代替该下属的终端来回复对该请求帧的响应信号。
8.根据权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于，
上述无线通信装置还具有所属终端管理部，上述所属终端管理部管理下属的终端的所属的所属终端信息，
当有新终端属于上述无线通信装置的下属时，上述数据收发部广播发送用于通知该终端的所属的帧，
当从其它无线通信装置接收到用于通知新终端的所属的帧时，上述所属终端管理部从上述所属终端信息中删除该终端的所属。
9.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
上述路由部对由发送源地址和发送目的地地址构成的组的每个组，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
10.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
上述数据收发部根据对上述路由部设定的设定时间，周期性地发送请求帧。
11.根据权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于，
上述路由部在根据上述请求帧来选择无线接口时，参照路由表针对到达发送目的地的路径确认是否存在前次已经使用的无线接口，在存在前次已经使用的无线接口的情况下，对针对前次已经使用的无线接口的通信成本进行加权，根据上述加权后的通信成本，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
12.一种无线通信装置，其在无线自组织网络中经由多个无线接口进行通信，其特征在于，
上述无线通信装置针对上述多个无线接口中的每一个无线接口都具有蓄积帧的多个发送缓冲器，
上述无线通信装置具有：
测定部，上述测定部对上述多个无线接口中的每一个无线接口测定蓄积在每一个上述无线接口的上述多个发送缓冲器中的帧的总数据量，
数据收发部，当由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，在各无线接口之间的由上述测定部测定出的总数据量测定值的差值小于阈值的情况下，上述数据收发部从上述多个无线接口中的至少2个无线接口发送上述请求帧，在各个无线接口之间的由上述测定部测定出的总数据量测定值的差值中的至少1个差值在阈值以上的情况下，上述数据收发部从该总数据量少的无线接口发送上述请求帧；以及
路由部，其根据上述请求帧，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
13.一种通信路径控制装置，该通信路径控制装置是在无线自组织网络中经由多个无线接口进行通信的无线通信装置的通信路径控制装置，其特征在于，上述通信路径控制装置具有：
当检测到由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧的情况时，经由上述多个无线接口中的至少2个无线接口来发送上述请求帧的单元；以及
根据上述请求帧，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口的单元。
14.一种通信路径控制方法，该通信路径控制方法是包括分别具有多个无线接口的多个无线通信装置的无线自组织网络中的通信路径控制方法，其特征在于，上述通信路径控制方法具有：
发送源节点发送请求帧的步骤；
上述多个无线通信装置分别通过上述多个无线接口中的1个无线接口接收上述请求帧的步骤；
上述多个无线通信装置分别根据上述请求帧，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口的步骤；
上述多个无线通信装置分别从上述多个无线接口中的至少2个无线接口发送上述请求帧的步骤；
当接收到上述请求帧后，发送目的地节点回复上述请求帧的响应信号的步骤；以及
当接收到上述请求帧的响应信号时，上述多个无线通信装置分别根据该响应信号来建立通信路径的步骤。
15.一种通信系统，该通信系统是包括分别具有多个无线接口的多个无线通信装置的无线自组织网络的通信系统，其特征在于，上述多个无线通信装置分别具有：
数据收发部，在由上述多个无线接口中的1个无线接口接收到请求帧时，该数据收发部经由上述多个无线接口中的至少2个无线接口来发送上述请求帧；以及
路由部，其根据上述请求帧，从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口，
上述多个无线通信装置中的成为发送源节点的无线通信装置发送请求帧，
接收所述请求帧，并通过所述数据收发部发送所述请求帧的各无线通信装置的所述路由部从上述多个无线接口中选择进行通信的无线接口。
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