CN1574846A - 与网络连接的节点的位置信息管理方法 - Google Patents

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CN1574846A CNA2004100459254A CN200410045925A CN1574846A CN 1574846 A CN1574846 A CN 1574846A CN A2004100459254 A CNA2004100459254 A CN A2004100459254A CN 200410045925 A CN200410045925 A CN 200410045925A CN 1574846 A CN1574846 A CN 1574846A
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Abstract

提供与网络连接的节点的位置信息管理方法。过去的位置信息提供系统中，要固定设置发送无线通信波的多个无线通信装置，而且，有个问题就是可以检测到位置的范围限定在固定设置无线通信装置的附近。图示连接在多跳网络的节点位置的方法中，提供一种对于具备GPS接收设备等位置检测信息的节点，利用该设备给出的位置检测信息进行图示的同时，对于不具备自身节点的位置信息检测装置的节点，利用有关具备位置信息检测装置的节点的路径信息，由此图示位置的方法。

Description

与网络连接的节点的位置信息管理方法
技术领域
本发明涉及连接在使用无线通信的网络上的节点的位置信息的技术。
背景技术
近年来，随着无线通信技术的发展，办公通信环境的无线化和公共场所的无线通信服务正在普及。在这些无线通信环境中，目的在于设置无线LAN的接入点，通过该接入点连接在既存的网络上进行通信。另一方面，不需要接入点等通信设施，而是在节点(node)间构筑网络进行通信的所谓多跳网络(Ad hoc networks)，关于它的争论在标准化团体中很盛行。
多跳网络是由PDA(Portable Digital Assistant：便携式数字助理)、携带电话、笔记本电脑等具有无线通信功能的各种节点形成的空间网络。进行通信的节点之间，不仅可以在相互可以进行无线通信的领域内、即在输送包(分组)的无线通信波可以到达的范围内进行通信，即使是无线通信波不能直达的领域范围，由其他节点对包进行中继，也可以进行通信。
多跳网络中，为了对包进行中继必须进行路径信息的交换。对于多跳网络，说明具有3个节点A、B、C的情况。节点A和节点B，使用无线通信功能可以相互直接通信，同样，节点B和节点C可以直接通信。与此相反，设定节点A和节点C在无线通信波到达范围之外不能相互直接通信。这种情况下，节点A和节点C为了相互通信，把需要节点B中继的情况一定要通知给节点A及节点C，因此，节点B要定期地或者响应节点A和节点C的请求，把和节点A、节点C可以直接通信的情况通知给节点A及节点C。
这样，多跳网络内部路径信息被交换，可以和无线通信波到达范围之外的节点进行通信。
把定期进行上述路径信息交换的网络称作先验式(proactive)多跳网络，在开始数据通信时首次交换路径信息的网络叫反应式(reactive)多跳网络。在先验式多跳网络中，由于定期交换网络的路径信息，因此各节点预先保持对对方节点的路径信息。
在多跳网络中，可以取得使用上述结构进行通信的节点之间的路径信息，但不能掌握物理上的位置。但是，为了管理网络的结构以及通信状态，就要掌握节点的物理位置。如果能掌握节点的物理位置，例如知道了由于某节点的动作不良而导致网络通信状态异常时，执行处于该处所节点的恢复作业，就可以由此恢复网络的通信状态。
作为过去的位置信息管理方法，有专利文献1所记述的位置信息提供系统。这个系统是，由设在通路上的物理单元组成通路网路，而且通路网络的节点及端点具备可以无线通信接入的通信单元，以此对旅行者提供信息的系统。比较具体地说，所记载的方法是，为了检测旅行者的位置，把多个无线通信装置设在某一区域，而设置的无线通信装置发送无线通信波，旅行者所持有的信息通信终端进行响应，并检测这个响应，由此确定终端的位置。
专利文献1：(日本)特开2002-109679号公报
在上述的过去技术中，有必要固定地设置发送无线通信波的多个无线通信装置，而且，所能检测到的位置范围被限制在无线通信装置固定设置的附近。在这种系统中，随着用于取得位置信息范围的扩大，必须固定配置更多的无线通信装置，因此存在很耗成本的问题。
发明内容
本发明利用多跳网络，不必固定地设置无线通信装置，就可以提供节点的位置信息。
在本发明中图示连接在多跳网络的节点位置方法中，提供一种对于具有GPS(Global Positiong System：全球定位系统)接收设备等位置检测设备的节点和预先已确定位置的节点，利用该设备给予的位置信息进行图示，而且对于不具备对自身节点的位置信息进行检测的装置的节点，也能图示位置的方法。
本发明，为了图示不具备对自身节点的位置信息进行检测的装置的节点位置，提供利用连接在多跳网络上的节点之间所交换的路径信息的技术。路径信息包括表示从某一节点到另一节点的逻辑距离的数值(称作度量)。度量的一个例子是跳跃数，可以期望从某一节点到位于其附近的节点为止的跳跃数少，而到位于远处的节点为止的跳跃数多。为此，可以由跳跃数推测不具备位置检测设备的节点离开具备位置检测设备的节点有多远，可以如常图示其位置。
附图说明
图1是适用实施例位置信息管理方法的多跳网络的结构图；
图2是组成多跳网络的PDA的硬件结构图；
图3是表示由PDA上的路径信息生成路由表400的图；
图4是用于实施例位置信息管理方法的路径信息发送流程图；
图5是由实施例路径信息发送过程发送的信息包600的格式；
图6是表示实施例位置信息显示程序的处理流程的图；
图7是表示由实施例路径信息显示程序发送的发送请求信息包(packet)800的格式；
图8是表示由实施例位置信息显示程序在共享存储器上制作的位置信息表900的图；
图9是表示由实施例位置信息显示程序在共享存储器上制作的链路信息表1000的图；
图10是由实施例位置信息显示程序得出的画面图像图；
图11是实施例位置信息显示服务器的硬件组成图。
标号说明
201…PDA1，201W…连接在PDA1上的无线LAN设备，202…PDA2，202w…搭载在PDA2上的无线LAN设备，202g…连接在PDA2上的GPS接收设备，203…PDA3，203w…搭载在PDA3上的无线LAN设备，203b…搭载在PDA3上的近距离无线通信设备，204…PDA4，204w…搭载在PDA4上的无线LAN设备，204g…连接在PDA4上的GPS接收设备，205…PDA5，205b…搭载在PDA5上的近距离无线通信设备，205g…连接在PDA5上的GPS接收设备，210…位置信息显示服务器，210g…连接在位置信息显示服务器上的GPS接收设备，220…多个GPS卫星
具体实施方式
下面，根据图示说明本发明的一实施例。图1是作为本发明一实施例的多跳网络组成例子的图。
图1中，PDA1(201)、PDA2(202)、PDA3(203)、PDA4(204)、PDA5(205)具备无线通信设备，是参加多跳网络的PDA等节点(以下称PDA)。201w是连接于或者内置于PDA1(201)的无线LAN设备。同样，202w、203w、204w是连接于或者内置于PDA2(202)、PDA3(203)、PDA4(204)的无线LAN设备。203b是连接于或者内置于PDA3(203)的近距离无线通信设备。同样，205b是连接于或者内置于PDA5(205)的近距离无线通信设备。202g连接于或者内置于PDA2(202)，是接收来自GPS卫星的电波而取得地理位置信息的GPS接收设备。同样，204g、205g分别是连接于或者内置于PDA4(204)、PDA5(205)的GPS接收设备。而且210是连接或者内置于无线LAN设备210w、GPS接收设备210g的位置信息显示服务器装置(下面称作位置信息显示服务器)。220表示发送GPS信号的多颗GPS卫星。
这时，PDA1(201)可以使用无线LAN设备201w和PDA2(202)直接通信。同样，设定PDA1(201)和PDA4(204)、PDA1(201)和位置信息显示服务器210、PDA2(202)和PDA2(202)和位置信息显示服务器210、PDA2(202)和位置信息显示服务器210、PDA3(203)和位置信息显示服务器210，可以分别使用无线LAN设备相互直接通信。设定PDA3(203)和PDA5(205)使用近距离无线通信设备可以直接通信。设定GPS接收设备202g、204g、205g、210g可以从多颗GPS卫星220接收确定地理位置的GPS信号。
把PDA201～205的内部结构示于图2。PDA201～205的内部有CPU301、存储器302、无线通信设备303及304、显示设备305，分别连接着总线等内部通信线(称作总线)。无线通信设备303、304，表示无线LAN设备、GPS接收设备、近距离无线通信设备中的任意个，也可以是任意个中的一个设备。
另外，位置信息显示服务器210的内部结构显示在图11上。在位置信息显示服务器的内部，有CPU1201、存储器1202、无线通信设备1203及1204、视频卡1205，它们分别由总线等内部通信线(称作总线)连接。无线通信设备303、304表示无线LAN设备、GPS接收设备、近距离无线通信设备中的任意个，也可以是任意个中的一个设备。而且，视频卡1205以无线或有线的方式与显示器1206连接。
下面叙述的有关各装置的处理，通过由CPU执行存储在各个装置的存储器上的程序，来分别在各自装置上实现。各程序可以预先存储在存储器上，也可以根据需要，经由各装置能利用的、可以装卸的存储媒体和网络或者在网络上传播的载波，导入存储器。
图1中，交换相互的路径信息时，PDA1(201)上的存储器所保持的路径信息的一部分显示在图3。图3是由路径信息生成的路由表400。图3中例示的是，为了从PDA1(201)与各节点进行通信而要通过的通信路径。401是节点名称，是要成为PDA1(201)的通信对象的节点标识符。这里记载的是节点的IP地址或者由节点的IP地址和DNS(Domain Name System：域名系统)得到的对应IP地址的节点名称。402是网关，是表示为了和401上记载的节点通信，接着要对哪一节点发送信息包为好的网关。网关402也和401一样记载节点的IP地址或者由节点的IP地址和DNS(Domain Name System：域名系统)得到的对应IP地址的节点名称。这个栏中没有记载的记录，在图3中表示410、420、440可以直接通信。403是表示和401上所记载节点之间的逻辑距离的数值，也就是度量。本实施例中，例示的是度量以跳跃数表示的情况。404是表示为了和其401上记载的节点通信，而从哪个设备发送信息包为好的接口。这个栏里，登录着PDA1(201)所保持的任意无线通信设备的标识符。
图3中，410是PDA1(201)与位置信息显示服务器210通信用的路由项(routing entry)。这个路由项410中，作为节点标识符401登录着位置信息显示服务器210，网关402没有登录，作为度量登录着1，作为接口登录着wlan0。这个wlan0是指PDA1(201)内部的无线LAN设备201w。而且，路由项420上，作为节点标识符401登录着PDA2，网关402无，作为度量403登录着1，作为接口404登录着wlan0。路由项430上，作为节点标识符401登录着PDA3，网关402登录着PDA2，作为度量403登录着2，作为接口404登录着wlan0。路由项440上，作为节点标识符401登录着PDA4，网关402无，作为度量403登录着1，作为接口404登录着wlan0。路由项450上，作为节点标识符401登录着PDA5，网关402登录着PDA2，作为度量403登录着3，作为接口404登录着wlan0。
从图3的路由表400可以知道，PDA1(201)对于位置信息显示服务器210、PDA2(202)、PDA4(204)可以直接通信，而对于PDA3(203)、PDA5(205)可以通过PDA2(202)进行通信。
下面，利用路由表400，说明从可以直接通信的对象的信息来图示位置信息的情况。
图4是本发明一实施例中的路径信息发送处理流程图。这个处理是，在有关图1的PDA1(201)、PDA2(202)、PDA3(203)、PDA4(204)、PDA5(205)、位置信息显示服务器210的各节点上分别具体化，而一个个动作。
本处理是在开始(501)之后，进行路径信息的发送请求的接收等待(502)。一接收发送请求，就进行在自身节点保持的路径信息读入(503)。这时，读入的路径信息510，就是路由表400。或者也可以是多跳路由处理所生成的其他路径信息。
路由表400的读入结束之后，进行发送信息选择处理(504)。这里，在位置信息显示服务器210中，进行为了图示位置信息所必须的信息的取舍选择。本实施例中，说明利用可以直接通信的终端信息(跳跃数是1)的信息图示的情况。这时，从路由表400检索作为网关402没有登录的记录，也就是说对和该节点可以直接通信的节点的记录进行检索，选出路由项410、420、440。
在跳跃数是1的终端基础上，利用跳跃数不小于2的终端的信息进行图示也可以。这时，还选出路由项430、450。
其次，把选出的路由项发送至位置信息显示服务器210(505)。发送的信息显示在图5。而且，该节点具有自身的位置信息测定设备，在知道自身的位置信息时，把位置信息604作为数据发送。不具备位置信息测定设备的节点，不发送这个位置信息604。
发送(504)路径信息之后，进入发送请求接收等待(505)状态，等待接收来自位置信息显示服务器210的发送请求。如果从位置信息显示服务器210取得发送请求，则再次返回路径信息读入502，重复上述处理。
图5是上述步骤504中，被送到位置信息显示服务器210的信息包600的格式。开头是IP/UDP头601。然后是数据长度602。接收这个信息包600的位置信息服务器210，从这个数据长度可以判断含有多少后述的路由项。
图6是表示在位置信息显示服务器210中动作的程序的处理流程图。这个程序里，接收图5所示的信息包，并具有描绘它的功能。本程序里，响应来自用户的启动请求而开始(701)之后，向2个过程分支(分叉)(702)。一个是用于从各节点接收路径信息的处理，另一个是用于对位置信息进行图示的处理。
在接收从节点来路径信息的处理中，首先，对各节点发送路径信息的发送请求(706)。成为发送发送请求的目的地的节点，是从自身的路由表400检索加入多跳网络的节点，符合条件的所有节点。这样一来，对加入多跳网络的所有节点，可以通知路径信息的发送请求。
发送请求的信息包格式800显示在图7。本信息包由IP/UDP头801和路径信息发送请求802组成。路径信息发送请求802记载着该信息包是从位置信息显示服务器210发出的路径信息的发送的请求。对其进行接收的节点，把图5所示的信息包600发送至位置信息显示服务器210。
位置信息显示服务器210在发送请求(706)之后，进行信息包的接收等待(707)，一直等到信息包600从各节点返回。接收之后，进行链路信息登录和位置信息登录(708)，该链路信息登录将基于从各节点发送来的路由项的信息，登录在图9所示的链路信息表1000中，该位置信息登录把基于图5所示的位置信息的信息登录在图8所示的位置信息表900中。这些表的内容，写入共享存储器710。
共享存储器710可以从接收路径信息的过程进行写入，并且是可以从图示位置信息的过程进行读入的存储器302上的区域。登录链路信息之后，这个过程休眠(709)预先设定的时间。休眠时间的设定，作为本程序启动时的自变量给出。在休眠预先设定的时间之后，本过程返回706，重复处理。
图示位置信息的过程和步骤706～709的过程并行动作。
本过程中，首先，从共享存储器710读入链路信息和位置信息(703)。这里，可以得到能检测自己位置的节点的位置信息和各节点能直接通信的节点的信息。例如，作为有关图1所示的网络结构中的PDA2(202)信息，可以知道PDA2(202)的位置信息、以及PDA2(202)能与PDA1(201)、PDA3(203)、位置信息显示服务器210直接通信。而且，对于不能检测自身位置的节点，虽然不能得到位置信息，但是能得到可以和哪个节点直接通信的信息。例如，作为图1所示网络结构中有关PDA1(201)的信息，虽然不能得到位置信息，但是可以知道可以和PDA2(202)、PDA4(204)、位置信息显示服务器210直接通信。
以这些信息为基础，进行描绘位置的计算(704)。在这个描绘位置的计算中，首次决定发送过位置信息的节点的描绘位置。图8示出的是以从各节点收到的信息为基础，在共享存储器上制作的位置信息表900。这个位置信息表900登录着节点标识符901及其位置信息902。记录910登录着位置信息显示服务器210的位置信息(X、Y)。同样，记录930、950、960上，作为PDA2(202)、PDA4(204)、PDA5(205)的位置信息，分别登录着(X2、Y2)、(X4、Y4)、(X5、Y5)。而且，作为记录920的节点标识符登录着PDA1(201)，但由于PDA1(201)不能检测自己的位置，因此，位置信息不能发送到位置信息显示服务器210上，位置信息902没有登录。同样，记录904也是由于PDA3(203)不能检测自己的位置，因此位置信息902没有登录。
在描绘位置的计算(704)中，从这些X轴的最大值Mx、最小值mx、Y轴的最大值My、最小值my计算描绘位置。例如，把位置信息清单上登录了位置信息的所有节点，在画面尺寸(Sx、Sy)，上下左右各留下20％的富余而进行描绘时，位置信息(Gx、Gy)的描绘位置(Px、Py)如下：
Px＝[0.2+(1-0.2×2){(Gxmx)/(Mxmx)}]×Sx
Py＝[0.2+(1-0.2×2){(Gymy)/(Mymy)}]×Sy
接着，以链路信息为基础，决定没有发送位置信息的节点的描绘位置。从图8可知，由于PDA1(201)、PDA3(203)不持有位置信息，对这些进行描绘位置的计算。描绘位置的计算，例如遵从下面的规则。(1)设定随机地决定描绘位置的初始值。(2)由于假定可以直接通信(也就是说跳跃数是1)的节点相互离得很近，因此，设定引力起作用，节点的描绘位置只是接近与距离成正比的值(3)设定所有的节点间斥力起作用，并按相互分离的方向移动，节点的描绘位置只是相互移动与距离成反比的值。终端之间引力作用而节点位置相互接近时，有时节点重叠而图示难以看到。为了防止这种情况，引入了斥力的概念。
以PDA1(201)的描绘计算为例说明。现在，设定PDA1(201)的描绘位置为(Px1、Py1)，设定PDA2(202)的描绘位置为(Px2、Py2)，用下式计算反作用的描绘位置的移动量(dxr、dyr)和引力引起的描绘位置的移动量(dxa、dya)。其中，R、A是任意正数，L是PDA1和PDA2的描绘位置的距离。
dxr＝R(Px1-Px2)/L×L
dyr＝R(Py1-Py2)/L×L
同样进行与其他节点、即PDA3(203)、PDA4(204)、PDA5(205)、位置信息显示服务器(210)之间由反作用引起的移动量的计算。
而且，计算引力时，首先，参照图9所示的链路信息表1000决定可以直接通信的节点。图9中，1001、1002是由链路信息信息登录708写入共享存储器7 10的链路信息和接口。1010是表示PDA1(201)可以和PDA2(202)直接通信的记录。1020是表示PDA1(201)可以和PDA4(204)直接通信的记录。1030是表示PDA1(202)可以和PDA4(204)直接通信的记录。记录1010、1020、1030中记述了PDA1到各节点的直接通信通过wlan0进行的情况。由这些记录可以知道，对PDA1(202)的由引力引起的移动量的计算，也可以对PDA2(202)、PDA4(204)位置信息显示服务器210进行。由引力引起的PDA1(201)的移动量的计算例子，对于与PDA2的直接通信进行计算时，以下式计算。
dxa＝A(Px2-Px1)
dya＝A(Py2-Py1)
同样进行与其他可以直接通信的节点、即PDA4、位置信息显示服务器210的由引力引起的移动量的计算。计算由引力引起的移动量时，根据记录在路由表400中的接口信息404来变更系数A，由此可以进行更加接近现实位置的描绘。例如，接口是近距离无线通信时，近距离无线通信和无线LAN相比，无线通信的到达距离短，因此期待可以直接通信的节点和该节点的位置在现实中处于非常近的距离。为此，对于这种无线到达距离短的接口，增大系数A的值，对于无线到达距离长的接口，减小系数A的值，由此可以把位置信息显示服务器210的描绘调整为接近现实。
而且，引力的计算如上所述，也可以使用跳跃数不小于2的终端间的信息。这种情况下，配合跳跃数来变更系数A而计算引力，在求描绘位置的移动量时把各跳跃数的终端间的引力合起来即可。
把反作用引起的移动量和引力引起的移动量全部加起来当作PDA1(201)的描绘位置的移动量。移动量的统计为(dxsum、dysum))时，PDA1(201)的新的描绘位置(Pxlnew、Px2new)用下式表示。
Pxlnew＝Px+dxsum
Pylnew＝Py+dysum
以上的计算，对于其他不具有位置信息的节点也同样适用。
最后，根据求出的新的描绘位置，进行再描绘(705)，休眠(711)一定时间。之后，本过程再次返回链路信息及位置信息读入(703)，重复后面的处理。
位置信息显示服务器210的视频卡1205，根据由上述处理得到的结果，把各节点的显示位置显示在显示器1206上。图10表示显示画面图像1100。关于各节点，不仅示出其位置，还示出由与其他节点连接的线能否与该其他节点直接通信。
本实施例中使用位置信息显示方法，如PDA2(202)、PDA4(204)、PDA5(205)、位置信息显示服务器(210)那样，对于具备GPS(GlobalPositioning System：全球定位系统)等位置信息检测设备的节点，在画面图像1100内，图示基于1102、1104、1105、1110这些设备所给出位置信息的位置，对于不能检测自己设备位置的节点PDA1(201)、PDA3(203)，使用多跳网络的路径信息，如1101、1103，就可以图示现实中所处位置。
而且，本实施例中，可以适用于先验式多跳网络、反应式多跳网络中的任一个。
发明效果
依据本发明，在图示连接于网络上的节点位置的方法中，对于不能检测自己设备位置的节点，也可以使用网络路径信息图示位置。

Claims (10)

1.一种位置信息管理方法，用于对连接在网络上的多个节点的位置进行管理，其特征在于，利用用于使上述多个节点相互通信的网络路由信息、及上述多个节点之中具备自身节点位置检测装置的节点的位置信息及/或预先已确定位置的节点的位置信息，来计算不具备自身节点位置检测装置的节点的位置信息。
2.如权利要求1所述的位置信息管理方法，其特征在于，
利用具备自身节点位置检测装置的节点的位置信息、预先已确定位置的节点的位置信息、及上述计算的位置信息，来显示上述多个节点的位置。
3.如权利要求2所述的位置信息管理方法，其特征在于，
上述网络路由信息包括上述多个节点各自与其他节点的逻辑距离信息，在求出不具备位置检测装置的节点的位置信息时，进行基于上述距离信息的计算。
4.如权利要求3所述的位置信息管理方法，其特征在于，
上述逻辑距离信息是跳跃数。
5.如权利要求3所述的位置信息管理方法，其特征在于，
在不具备上述位置检测装置的节点的位置信息的计算中，把该节点所具备的无线通信装置能与其他节点直接通信的距离用作系数。
6.如权利要求3所述的位置信息管理方法，其特征在于，
在上述节点的位置的显示中，显示连接可以直接通信的二个节点之间的线。
7.一种多个节点通过网络连接的网络系统，其特征在于，
包括连接构成显示服务器，该连接构成显示服务器具有对上述多个节点的位置进行图示的装置，
上述多个节点包括具备自身节点位置检测装置的节点及/或预先已确定位置的节点、及不具备自身节点位置检测装置的节点，
上述连接构成显示服务器利用用于使上述多个节点相互通信的网络路由信息、及具备上述位置检测装置的节点的位置信息及/或预先已确定位置的节点的位置信息，来计算不具备自身节点位置检测装置的节点的位置信息，
利用上述计算求得的位置信息，显示上述多个节点的位置。
8.如权利要求7所述的网络系统，其特征在于，
上述连接构成显示服务器在上述节点的位置的显示中，显示连接可以直接通信的二个节点之间的线。
9.如权利要求8所述的网络系统，其特征在于，
上述多个节点各自把自身节点所具备的网络路由信息发送至上述连接构成显示服务器，
上述连接构成服务器接收上述多个节点的网络路由信息。
10.如权利要求9所述的网络系统，其特征在于，
上述多个节点各自具备自身节点位置检测装置时，把位置信息发送至上述连接构成显示服务器，
上述连接构成显示服务器接收上述网络路由信息和上述位置信息。
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