JP2001251358A - Method and system for dynamically updating display of work site and propagation model - Google Patents

Method and system for dynamically updating display of work site and propagation model

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JP2001251358A
JP2001251358A JP2000362528A JP2000362528A JP2001251358A JP 2001251358 A JP2001251358 A JP 2001251358A JP 2000362528 A JP2000362528 A JP 2000362528A JP 2000362528 A JP2000362528 A JP 2000362528A JP 2001251358 A JP2001251358 A JP 2001251358A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system that revises in general a land form of a work site, that is, to provide a method and a system that dynamically updates display of the work site subjected to a civil engineering work changing the land form of ground surface and that dynamically updates a propagation model of a communication signal in response to the updated display of the work site. SOLUTION: This invention includes the method for dynamically updating a propagation model of a communication signal in an area subjected to a civil engineering work changing the land form of ground surface, and this method includes a step where a ground surface map of the area is dynamically updated as a function of a civil engineering work, and a step where the propagation model is dynamically updated in response to the updated ground surface map. This invention also includes a device that dynamically updates the propagation model of the communication signal in the area subjected to the work of a mobile ground surface revision machine able to change the land form of the ground surface, and the device includes a circuit that stores the ground surface map representing a preceding ground surface before it is subjected to the revising work by the mobile land form revising machine, a circuit that dynamically updates the ground surface map when the ground surface is subjected to the revising work by the mobile land form revising machine, and a circuit that dynamically updates the propagation model in response to the updated ground surface map.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に作業現場の
地形を変更する方法および装置に関し、更に詳細には、
地表の地形を変更するような土木作業を受けている作業
現場の表示を動的に更新し、作業現場の表示の更新に応
答して通信信号の伝播モデルを動的に更新するための方
法および装置に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to a method and apparatus for altering the terrain of a work site, and more particularly to
A method for dynamically updating a display of a work site undergoing civil works such as changing the surface terrain, and dynamically updating a communication signal propagation model in response to the update of the display of the work site; and Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】作業現場における、部分的または完全に
自立的に、又は、手動で作動する移動機械が開発される
時、特定の作業を統括し、機械がその動きを計画するた
めの適度な時間を準備するには多量の更新情報が必要で
ある。ある状況において、多くの機器は、互いに共同し
て作業する必要があり、各機器の活動や動き、作業環境
における他の対象物、及び、作業環境や現場の地形に加
えられた変更に関する情報は、交信されなければならな
い。作業現場がより複雑になり、より多くの機械が使用
される時、データを機械間で送受信する効率的な手段が
必要とされる。更に、通信されるべき情報は、本質的に
多様である。例えばシステムは、優先権のあるデータを
支持し、サービスに不可欠の作動に属するデータに対し
て優先権を与えるものでなけらばならない。作動のある
ものは、非常に相互作用的で、非常に少ないシステム待
ち時間しか必要としない場合がある。また、必要な周波
数帯に毎秒数バイトから毎秒数百数千バイト、またはそ
れ以上の大きな変動がある。
2. Description of the Related Art When partially or fully autonomous or manually operated mobile machines are developed at a work site, a modest way to supervise certain tasks and to plan the movement of the machines. Lots of updates are needed to prepare the time. In some situations, many devices need to work with each other, and information about the activities and movements of each device, other objects in the work environment, and changes made to the work environment and site terrain can be obtained. Must be communicated. As worksites become more complex and more machines are used, efficient means of transmitting and receiving data between machines is needed. Further, the information to be communicated is inherently diverse. For example, the system must support priority data and give priority to data belonging to operations essential to the service. Some of the operations are very interactive and may require very little system latency. In addition, the required frequency band has a large variation of several bytes per second to several hundreds of thousands of bytes per second or more.

【0003】現在、無線移動通信システムは、信号品質
の損失検知に応答して経路またはネットワーク間で切り
換えるよう構成される。例えば、セルラー・システム
は、移動ノードが一方の基地局領域から他方へ移動する
時など、信号レベルが特定のレベルより降下する時、基
地局を切り換える。ある場合において、信号レベルの降
下は、他の基地局への受け渡しが完了する前に接続が失
われる位早く起こる。例えば、部分的または完全自律的
に作動する移動重量機械の通信システムは、この過渡期
の間に貴重なデータを失うわけにはいかず、高品質な通
信がいつでも維持される必要がある。従って、通信信号
の劣化を補償し、情報損失を防止する手段を伴う移動通
信システムを持つことが必要である。
[0003] Currently, wireless mobile communication systems are configured to switch between paths or networks in response to detecting loss of signal quality. For example, cellular systems switch base stations when the signal level drops below a certain level, such as when a mobile node moves from one base station area to another. In some cases, the drop in signal level occurs as soon as connection is lost before handover to another base station is complete. For example, mobile weight machine communication systems that operate partially or completely autonomously cannot afford to lose valuable data during this transition, and high quality communication must be maintained at all times. Therefore, it is necessary to have a mobile communication system with means for compensating for deterioration of communication signals and preventing information loss.

【0004】利用可能な周波数帯を最も効果的に使用す
るためには、通信システムは、幾つかの重複する無線ネ
ットワークから、特定の適用例に最も適切なネットワー
クを選択できる能力を持つことが理想的である。通信信
号の損失を防止するため、移動ノードが一方のネットワ
ークから他方へ移動する前に、ネットワークを即座に切
り換えることもまた好ましい。これは、受け渡しをされ
る以前にそれを予測し、受け渡しが差し迫っていること
を発見した時にネットワークに知らせる能力が必要であ
る。受け渡しを予測する能力は、丘、草木の葉群、深い
溝、穴、トンネル、及び、建物を含む複雑な地表による
大量の相互干渉があり、機械が長距離に亘って散在して
いるような作業環境において信頼できるものである必要
がある。深い峡谷、険しい丘、及び、高い壁などの不規
則な地表や建物がある領域におけるラジオ周波数(R
F)波の伝播は、反射、回折、多重経路、及び、散乱効
果などの要素を考慮することが要求される。RF信号の
信号強度は、そのような領域での小さな動きにより大き
く揺らぐことがある。一般に無線ネットワークは、低い
処理能力や長い待ち時間を顧みずにエラー検知および訂
正機能を付加することにより高い信頼性を持つようにさ
れるので、システムの信頼性は、早さと釣り合う必要が
ある。
[0004] In order to use the available frequency bands most effectively, a communication system should ideally have the ability to select from several overlapping wireless networks the most appropriate network for a particular application. It is a target. It is also preferable to switch networks immediately before the mobile node moves from one network to the other to prevent loss of communication signals. This requires the ability to anticipate the handoff before it is delivered and inform the network when it discovers that the handover is imminent. The ability to predict hand-overs is a task where machines are scattered over long distances due to a large amount of interference from complex surfaces including hills, foliage, deep trenches, holes, tunnels and buildings. It must be reliable in the environment. Radio frequency (R) in areas with irregular terrain and buildings such as deep canyons, steep hills, and high walls
F) Wave propagation requires consideration of factors such as reflection, diffraction, multipath and scattering effects. The signal strength of the RF signal can fluctuate significantly due to small movements in such areas. Since wireless networks are generally made more reliable by adding error detection and correction functions without regard to low processing power and long latency, the reliability of the system needs to be balanced with the speed.

【0005】インターネットなどの従来の階層データ・
ネットワークにおいて、経路指定プロトコルは、ネット
ワークのノードの論理位置に結びついている。パケット
が送られる時、それは、目的地ホストコンピュータのア
ドレスをそのヘッダに包含する。供給源と目的地との間
の経路にある中間ノードは、目的地のアドレスを検査
し、この目的地アドレスのネットワーク構成要素に基づ
いて、どのようにパケットを経路指定するか決定する。
これは、中間ノードが目的地ホストの正確な位置を知る
ことなく、目的地ホストが乗っているネットワークにパ
ケットを転送すること可能にする。パケットが経路に沿
って移動する時、目的地に近い中間ノードは、目的地の
正確な位置についての情報を持っており、パケットをそ
れに従って転送する。この種のスキームの1つの利点
は、ホストは、ネットワーク内の全ノード位置の代わり
に、ノードを持つ幾つかのネットワークの位置を知れば
よいという点である。
Conventional hierarchical data such as the Internet
In a network, a routing protocol is tied to the logical location of a node in the network. When a packet is sent, it includes the address of the destination host computer in its header. Intermediate nodes in the path between the source and the destination examine the destination address and determine how to route the packet based on the network component of the destination address.
This allows intermediate nodes to forward packets to the network on which the destination host is located without knowing the exact location of the destination host. As the packet travels along the path, intermediate nodes near the destination have information about the exact location of the destination and forward the packet accordingly. One advantage of this type of scheme is that hosts need to know the location of some networks with nodes instead of the location of all nodes in the network.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この従来のネットワー
クは、ホストがずっと静止していると仮定する。無線技
術を使用する軽量でバッテリ電源の移動コンピュータを
用いて、ユーザは、接続を保持したまま動き回ることが
可能である。しかしながら、ノードがそれらの「ホー
ム」ネットワークから離れるように移動する時、スキー
ムは壊れる。例えば、ネットワークAに属するアドレス
を持つ移動コンピュータがネットワークBへ移動する
時、移動コンピュータ行きのパケットは未だにそのアド
レスのネットワーク構成要素によって示されたネットワ
ークAに送られることになる。移動コンピュータ行きで
あった全てのパケットは、移動コンピュータがホーム・
ネットワークから離れている間に失われる。従来の経路
指定方法の限界は、これらのコンピュータの移動性を、
それらを単一ネットワークに閉じ込めることによって制
限することにある。
This conventional network assumes that the host is much more stationary. With a lightweight, battery-powered mobile computer using wireless technology, a user can move around while maintaining a connection. However, when nodes move away from their "home" network, the scheme breaks. For example, when a mobile computer with an address belonging to network A moves to network B, packets destined for the mobile computer will still be sent to network A indicated by the network component at that address. All packets destined for the mobile computer are sent to the home computer
Lost while away from the network. The limitations of traditional routing methods limit the mobility of these computers,
It consists in limiting them by confining them to a single network.

【0007】更に、作業現場が変更される時、多くの地
形改造機械をそれらが作業現場内で作動する際に統括す
ることもまた必要である。特に地表地図を更新し、その
更新情報を各機械に準備できることは有利である。情報
が更新される時、通信の伝播モデルを更新することもま
た必要であろう。故に本発明は、上記の1つまたはそれ
以上の問題を解決することに関する。
[0007] In addition, when the work site is changed, it is also necessary to coordinate many terrain modification machines as they operate within the work site. In particular, it is advantageous to be able to update the ground map and prepare the updated information in each machine. When the information is updated, it may also be necessary to update the communication propagation model. Accordingly, the present invention is directed to overcoming one or more of the problems set forth above.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様は、
地表の地形を変更する土木工事作業を受けている区域に
おける通信信号の伝播モデルを動的に更新する方法であ
り、その方法は、区域の地表地図を土木工事作業の関数
として動的に更新する段階と、地表地図の更新に応答し
て伝播モデルを動的に更新する段階とを含む。本発明の
別の態様は、地表の地形を変更可能な移動式地形変更機
械の作動を受ける区域において通信信号の伝播モデルを
動的に更新する装置であり、その装置は、移動式地形変
更機械による変更を受けている地表の以前の地表を表す
地表地図を記憶する手段と、地表が移動式地形変更機械
による変更を受ける時に地表地図を動的に更新する手段
と、地表地図の更新に応答して伝播モデルを動的に更新
する手段とを含む。
SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the present invention provides
A method of dynamically updating a communication signal propagation model in an area undergoing civil engineering work that changes the surface terrain, the method dynamically updating a ground map of the area as a function of the civil engineering work. And dynamically updating the propagation model in response to updating the ground map. Another aspect of the present invention is an apparatus for dynamically updating a communication signal propagation model in an area subject to a mobile terrain changing machine capable of changing the surface terrain, the apparatus comprising a mobile terrain changing machine. Means for storing a surface map representing the previous surface of the surface being modified by the vehicle, means for dynamically updating the surface map when the surface is modified by a mobile terrain changing machine, and responding to the surface map update Means for dynamically updating the propagation model.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】(大要)本発明の無線移動通信シ
ステムは、複数の通信ノードおよび1つまたはそれ以上
の通信ネットワーク技術を持つ区域において、2つまた
はそれ以上の通信ノードの間で通信する方法および装置
を提供する。通信ノードは、移動または静止が可能であ
る。賢い切換システムは、位置情報および選択された通
信ネットワークに対するRF波伝播の計算を取り入れて
いる。区域の地表と構造物との地形を含む環境地図は、
電磁気干渉の潜在的発生源の位置および特性と同様、区
域で選択された通信ノードおよびネットワークによって
発生された信号に対する、RF伝播および通信モデルを
作るために、選択された時間間隔で使われる。RF伝播
および通信モデルは、信号品質の予測をどこでも与えら
れた場所で与える。これらの入力を用いて、本発明のネ
ットワークの各通信ノードは、それが将来どこにある
か、その位置が特定の無線ネットワークを介して到達可
能か、及び、その場所における信号品質はどうか、につ
いて予測することができる。次にネットワークは、目標
とする信号品質を持つ基地局間またはネットワーク間で
受渡しの用意をすることができ、従って、遅延および発
生する経費を最小にする。移動ノードをサポートするた
め、モバイルIPで知られる標準インターネット・プロ
トコルなどの通信プロトコルが使用され、ノードがネッ
トワーク内でそれらのアドレスを変えることなくそれら
の位置を変えることを可能にする。移動ノードが一方の
ネットワークから他方のネットワークへ移動する時、ホ
ームエージェントは、移動ノードの場所の記録を保持し
てパケットをこの場所に経路指定する、ネットワークで
唯一のノードである。本発明のシステムはまた、直接、
仲間同士の通信を可能にする。2つのノードが各々、相
手の受信可能範囲内にある時、ユーザは直接、如何なる
中央ルータからの助けなしで通信できる。2つのノード
が各々、相手の受信可能範囲を超えている時、ユーザ
は、彼らの間の他の移動ノードを彼らのパケットを転送
するために用いることによって通信することができ、す
なわち、これらの中間ノードをルータとして動的に使用
して臨時のネットワークを形成する。この能力を準備す
ることにより、本システムは、非常に多くの移動ノード
をサポートすることができる。本システムは更に、デー
タ集中型ファイル伝送、時間最優先緊急データ、実時間
音声データ、一定周波数帯データ、及び、定期位置デー
タを含む種々のネットワーク通信量の種類に対してサポ
ートを準備する。その通信量に必要とされるサービスの
種類はまた、様々な通信ノードの特別な要求を満たすた
めに考慮され、異なるユーザ適用例の相互作用を容易に
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Overview) A wireless mobile communication system of the present invention is provided between two or more communication nodes in an area having a plurality of communication nodes and one or more communication network technologies. A method and apparatus for communicating is provided. Communication nodes can be mobile or stationary. A smart switching system incorporates location information and RF wave propagation calculations for the selected communication network. An environmental map containing the terrain of the area's surface and structures,
Used at selected time intervals to create RF propagation and communication models for signals generated by selected communication nodes and networks in the area, as well as locations and characteristics of potential sources of electromagnetic interference. RF propagation and communication models provide predictions of signal quality everywhere, at a given location. Using these inputs, each communication node of the network of the present invention predicts where it is in the future, whether its location is reachable via a particular wireless network, and what the signal quality is at that location. can do. The network can then be ready for handover between base stations or networks with the desired signal quality, thus minimizing delay and incurred costs. To support mobile nodes, communication protocols such as the standard Internet Protocol known as Mobile IP are used, allowing nodes to change their location within the network without changing their addresses. When a mobile node moves from one network to another, the home agent is the only node in the network that keeps track of the mobile node's location and routes packets to this location. The system of the present invention also directly
Enable communication between peers. When the two nodes are each within range of each other, the user can communicate directly without any assistance from any central router. When the two nodes are each out of the other's coverage area, the user can communicate by using the other mobile node between them to forward their packets, ie, these Intermediate nodes are dynamically used as routers to form temporary networks. By providing this capability, the system can support a very large number of mobile nodes. The system further provides support for a variety of network traffic types, including data intensive file transmission, time-first emergency data, real-time audio data, fixed frequency band data, and periodic location data. The type of service required for that traffic is also considered to meet the special requirements of the various communication nodes, facilitating the interaction of different user applications.

【0010】(モバイルIP)モバイルIP(インター
ネット・プロトコル)標準は、インターネット上でホス
トの移動性を準備するために開発された。ここで説明さ
れるように、モバイルIPの実行は、IPバージョン4
(IPv4)プロトコル標準に基づく。モバイルIPv
4は、IPv4パケットがインターネットの移動ノード
へ透明経路指定されることを可能にしている。またIP
バージョン6(IPv6)で知られるIPの新たなバー
ジョンもあり、それに対して、モバイルIPv6で知ら
れるモバイルIP拡張もある。モバイルIPv4および
モバイルIPv6の両方とも本装置に使用できる。従来
のIP経路指定において、もしノードが他のネットワー
クへ移動した場合、それ行きのパケットは、もはや伝達
可能でなくなる。ノードが新たなネットワーク上で通信
できるためには、それはそのIPアドレスを変える必要
がある。これは、ノードが場所を変える時、接続を保持
することを不可能にする。モバイルIPは、移動ノード
が移動する時、そのIPアドレスを変えることを要求し
ない経路指定スキームである。代わりに各々の移動ノー
ドは、ネットワークに属している現持点の位置に関係な
く、単一のIPアドレスにより識別される。
(Mobile IP) The Mobile IP (Internet Protocol) standard was developed to provide for host mobility over the Internet. As described herein, Mobile IP implementation is based on IP version 4
Based on the (IPv4) protocol standard. Mobile IPv
4 allows IPv4 packets to be transparently routed to mobile nodes on the Internet. Also IP
There is also a new version of IP known as Version 6 (IPv6), while there is also a Mobile IP extension known as Mobile IPv6. Both Mobile IPv4 and Mobile IPv6 can be used for the device. In conventional IP routing, if a node moves to another network, the packets destined for it will no longer be reachable. In order for a node to be able to communicate on the new network, it needs to change its IP address. This makes it impossible to maintain a connection when a node changes places. Mobile IP is a routing scheme that does not require a mobile node to change its IP address as it moves. Instead, each mobile node is identified by a single IP address, regardless of the location of the current point belonging to the network.

【0011】モバイルIPの理解は、以下の概念に精通
することを必要とする。 移動ノード:一方のネットワークから他方へ移動するノ
ード。移動ノードは、他のノードとの通信を維持するた
めにモバイルIPを実行する。 通信ノード:移動ノードが通信しているノード。通信ノ
ードは、静止ノードまたは他の移動ノードの何れかであ
り得る。 ホームアドレス:移動ノードに割り当てられ、ノードが
ネットワークに属しているかどうかには無関係に不変で
あるIPアドレス。 ホームネットワーク:移動ノードの各々は、ホームネッ
トワークを持つ。これは、移動ノードがそのホームネッ
トワークに属していた時のホームアドレスに宛てられた
パケットを従来のIP経路指定が送るであろう先のネッ
トワークである。従来のIP経路指定は、パケットを移
動ノードにそのホームアドレスを使って送ることができ
る。 外部ネットワーク:移動ノードのホームネットワーク以
外の任意のネットワーク。 ホームエージェント:移動ノードのホームネットワーク
上に位置するエージェント。ホームエージェントは、移
動ノードの場所を把握し、移動ノードがホームから離れ
ている時パケットを移動ノードに転送する。 外部エージェント:外部ネットワーク上に位置するエー
ジェント。外部エージェントは、移動ノードがそのホー
ムエージェントに登録するのを助け、また、転送された
パケットを移動ノードに送るのを助ける。
[0011] Understanding Mobile IP requires familiarity with the following concepts. Mobile node: A node that moves from one network to another. Mobile nodes perform Mobile IP to maintain communication with other nodes. Communication node: A node with which a mobile node is communicating. A communication node may be either a stationary node or another mobile node. Home address: An IP address that is assigned to a mobile node and that does not change regardless of whether the node belongs to a network. Home network: Each mobile node has a home network. This is the network to which conventional IP routing would send packets addressed to the home address when the mobile node was in its home network. Conventional IP routing can send a packet to a mobile node using its home address. Foreign network: Any network other than the mobile node's home network. Home Agent: An agent located on the mobile node's home network. The home agent keeps track of the location of the mobile node and forwards packets to the mobile node when the mobile node is away from home. External agent: An agent located on an external network. The foreign agent helps the mobile node to register with its home agent and also helps to forward forwarded packets to the mobile node.

【0012】気付アドレス:ホームエージェントがパケ
ットを転送する先の、外部ネットワーク上のIPアドレ
ス。気付アドレスは、外部エージェントのIPアドレス
または外部ネットワーク上で得られるローカルアドレス
の何れかであり得る。動的ホスト構成プロトコル(DH
CP)のようなプロトコルがこのために使用できる。前
者の気付アドレスの型は、外部エージェント気付アドレ
スと呼ばれ、後者は、同位置気付アドレスと呼ばれる。 パケット傍受:これは、ホームエージェントがその移動
ノードの1つに宛てられたパケットを受取る処理であ
る。これは、ホームエージェントにおいて「代理」アド
レス分解プロトコル(ARF)の使用によりモバイルI
Pで実行される。ホームエージェントは、代理ARFを
用いてホームネットワーク上の他のノードからの移動ノ
ードのIPアドレスに対するアドレス分解要求に答え、
ホームエージェントの連結層アドレスをそれがあたかも
移動ノードのアドレスであるかのように与える。アドレ
スを要求しているノードは次に、パケットを移動ノード
に送るためホームエージェントの連結層アドレスを使用
し、ホームエージェントがパケットを受信し、それらを
移動ノードの現在位置へ転送することを可能にする。 結合保管所:通信ノードは、移動ノードに宛てられたパ
ケットをどこに送るかを決めるために、移動ノードのた
めの気付アドレスの保管所を維持できる。 結合更新:通信ノードの結合保管所を更新するために使
用されるメッセージ。 登録寿命:外部ネットワーク上の移動ノードの登録が有
効である期間。結合更新が有効な期間でもある。
[0012] Care-of address: IP address on the external network to which the home agent forwards the packet. The care-of address can be either the IP address of the foreign agent or a local address obtained on the foreign network. Dynamic Host Configuration Protocol (DH
Protocols such as CP) can be used for this. The former type of care-of address is called a foreign agent care-of address, and the latter is called a co-located care-of address. Packet interception: This is the process by which the home agent receives a packet addressed to one of its mobile nodes. This is due to the use of the "surrogate" Address Resolution Protocol (ARF) at the home
Executed at P. The home agent answers the address resolution request for the mobile node's IP address from another node on the home network using the proxy ARF,
Gives the home agent's connection layer address as if it were the mobile node's address. The node requesting the address then uses the home agent's concatenated layer address to send the packet to the mobile node, allowing the home agent to receive the packets and forward them to the mobile node's current location. I do. Coupling Repository: The communication node can maintain a repository of care-of addresses for the mobile node to determine where to send packets destined for the mobile node. Binding Update: A message used to update the binding repository of a communication node. Registration lifetime: The period during which registration of a mobile node on an external network is valid. It is also the period during which the binding update is valid.

【0013】図1は、上記で定められた用語を図示す
る。Mは移動ノードである。ノードSはMと通信してお
り、従ってSは通信ノードである。R2はMのホームエ
ージェントである。Mが外部ネットワークへ移動する
時、R4は外部エージェントの役をする。この場合R4
のアドレスは、Mの気付アドレスとして使用される。モ
バイルIPは、ノードに移動性を与えるサービス一式を
準備する。ここではこれらのサービスの各々を説明す
る。 エージェント発見:ホームエージェントおよび外部エー
ジェントは、それらがサービスを提供する各リンク上で
それらを利用できることを公示できる。更に、新しく接
続された移動ノードは、可能なエージェントがあるかど
うかを知るために、明示的な懇請をリンク上に送信でき
る。外部エージェントは、それらの位置を公示すること
により懇請に返答する。モバイルIPのエージェント発
見は、ICMP(インターネット制御メッセージ・プロ
トコル)ルータ発見プロトコルへの延長として実行され
る。エージェント発見プロトコルは、ルータ発見プロト
コルで使用されるメッセージ(ルータ公示およびルータ
懇請)を拡張する。エージェント発見で使用されるメッ
セージは、従って、エージェント公示およびエージェン
ト懇請と呼ばれる。
FIG. 1 illustrates the terms defined above. M is a mobile node. Node S is in communication with M, so S is a communication node. R2 is M's home agent. When M moves to the external network, R4 acts as an external agent. In this case R4
Is used as the care-of address of M. Mobile IP prepares a set of services that give nodes mobility. Here, each of these services will be described. Agent discovery: Home agents and foreign agents can advertise their availability on each link that they serve. In addition, the newly connected mobile node can send an explicit solicitation on the link to know if there is a possible agent. Foreign agents respond to solicitations by announcing their location. Mobile IP agent discovery is implemented as an extension to the ICMP (Internet Control Message Protocol) router discovery protocol. The agent discovery protocol extends the messages (router advertisement and router solicitation) used in the router discovery protocol. The messages used in agent discovery are therefore called agent advertisement and agent solicitation.

【0014】登録:移動ノードがホームから離れている
時、それは登録と呼ばれる処理を使用してそのホームエ
ージェントにその現在位置を知らせる。ネットワークに
属する方法により左右されるが、ノードはホームエージ
ェントに直接か、または登録をホームエージェントへ転
送する外部エージェントを介するかの何れかにより登録
する。登録は、ある決まった時間、または登録寿命の間
で有効である。移動ノードが同位置気付アドレス使用し
ている時には外部エージェントの存在は必要なく、移動
ノードは直接登録できる。移動ノードがそのホームネッ
トワークに戻る時、移動ノードは、パケットの転送を中
止するためにそのホームエージェントに「再登録」す
る。
Registration: When a mobile node is away from home, it informs its home agent of its current location using a process called registration. Depending on how it belongs to the network, nodes register either directly with the home agent or through a foreign agent that forwards the registration to the home agent. Registration is valid for a fixed time or lifetime of the registration. When the mobile node is using the co-located care-of address, there is no need for a foreign agent, and the mobile node can register directly. When the mobile node returns to its home network, the mobile node "re-registers" with its home agent to stop forwarding packets.

【0015】トンネリング:パケットを移動ノードに転
送するホームエージェントによってもたらされるサービ
スは、「トンネリング」と呼ばれる。パケットをトンネ
リングする時、ホームエージェントは、別のIPヘッダ
を現存パケットの前面に置くことによってオリジナル・
パケットをカプセルに入れる。この「外部」のIPヘッ
ダは、カプセルに入っているホストのIPアドレスであ
る供給源アドレスを持ち、また、移動ホストの気付アド
レスである目的地アドレスを持つ。もし気付アドレスが
外部エージェントである時、外部エージェントはパケッ
トを受信し、そのカプセルを外し、局所的にそれを移動
ノードへ送る。もし同位置気付アドレスが使用される
時、移動ノードは、パケットを受信してこのパケットの
カプセルをそれ自身で外す。
Tunneling: The service provided by a home agent that forwards a packet to a mobile node is called "tunneling." When tunneling a packet, the home agent sends an original IP header by placing another IP header in front of the existing packet.
Encapsulate the packet. This "outside" IP header has a source address, which is the IP address of the host in the capsule, and a destination address, which is the care-of address of the mobile host. If the care-of address is a foreign agent, the foreign agent receives the packet, decapsulates it and sends it locally to the mobile node. If the co-located care-of address is used, the mobile node receives the packet and decapsulates the packet itself.

【0016】図2は、外部エージェントが使用される時
のカプセル化の処理を図示する。作動中、ホームエージ
ェントR2および外部エージェントR4は、エージェン
ト公示メッセージを使用して彼らの存在を公示する。移
動ノードMは、本来そのホームネットワークと接続さ
れ、従ってそれは、この時点では移動性のサービスなし
で作動する。移動ノードMは、外部ネットワークへ移動
する。移動ノードは、それが外部ネットワーク上にいる
ことを検出する時(それが外部エージェントの公示を受
信するから)、それは気付アドレスを取得する。気付ア
ドレスは、R4より送られる外部エージェント公示メッ
セージから得られる。もし外部エージェントのサービス
を提供するR4のようなノードが利用できない時、そし
て、もし移動ノードがその能力を持つ時、移動ノード
は、DHCPのようなサービスを使用して同位置気付ア
ドレスを得ようと試みることができる。
FIG. 2 illustrates the encapsulation process when a foreign agent is used. In operation, home agent R2 and foreign agent R4 announce their presence using an agent advertisement message. The mobile node M is originally connected to its home network, so it operates without mobility services at this point. The mobile node M moves to a foreign network. When the mobile node detects that it is on a foreign network (since it receives the foreign agent's advertisement), it gets a care-of address. The care-of address is obtained from the foreign agent advertisement message sent from R4. If a node such as R4 that provides foreign agent service is not available, and if the mobile node has that capability, the mobile node will obtain a co-located care-of address using a service such as DHCP. You can try.

【0017】移動モードMは、その新たな気付アドレス
を、登録要求および返答メッセージの交換を通して、ホ
ームエージェントR2に登録する。もしR4のアドレス
が気付アドレスとして使用されている時、登録要求およ
び返答は外部エージェントR4に送られ、次に外部エー
ジェントR4は、パケットを適切に転送する。同位置気
付アドレスが使用される時、外部エージェントは関わっ
てこない。通信ノードがパケットをMへ送る時、パケッ
トは、Mのホームネットワークに経路指定される。ホー
ムエージェントR2は、これらのパケットを傍受し、そ
れらをMの気付アドレスへトンネルする。もしR4アド
レスが気付アドレスの場合、R4はパケットのカプセル
を外し、局所的にそれらをMへ送る。もし同位置アドレ
スが使用されれば、トンネルされたパケットは、M自身
により受けとられ、カプセルを外されるであろう。逆の
方向において、MによりSへ送られるパケットは、従来
のIP経路指定機構を使用して、Mの位置とは無関係
に、それらの目的地へ送られる。
Mobile mode M registers its new care-of address with home agent R2 through the exchange of a registration request and reply message. If the address of R4 is used as a care-of address, the registration request and reply are sent to foreign agent R4, which then forwards the packet appropriately. When co-located care-of addresses are used, no foreign agents are involved. When a communication node sends a packet to M, the packet is routed to M's home network. Home agent R2 intercepts these packets and tunnels them to M's care-of address. If the R4 addresses are care-of addresses, R4 decapsulates the packets and sends them locally to M. If a co-located address is used, the tunneled packet will be picked up by M itself and decapsulated. In the reverse direction, packets sent by M to S are sent to their destination, independent of M's location, using conventional IP routing mechanisms.

【0018】モバイルIPの保安は、送るべき任意のホ
ストに宛てられたパケットの経路指定をインターネット
上の他のどこへでも変更する能力に関係するが故に不可
欠である。登録要求や応答への攻撃は、移動ノード宛て
のパケットが配達不能になる、または正しくない目的地
に送られることを引き起こす。例えば別のホストは、移
動ノードのふりをすることを試み、ホームエージェント
にパケットをそれに送るよう確信させる。従って、全て
の登録要求および返答メッセージについて移動ノードお
よびホームエージェントにより確認が実行される。移動
ノードは、そのホームエージェントを確認するため、保
安パラメータ・インデックス(SPI)および秘密の鍵
をそのホームエージェントと共有する。16バイトの鍵
サイズによる「鍵のかかったメッセージ要録バージョン
5」(MD5)など、幾つかの利用可能なアルゴリズム
の1つが確認のため使用できる。如何なる登録メッセー
ジの再生をも防ぐため、時間刻印や当座の印は、登録要
求および返答の各々を1つ1つ識別するために使用され
る。
Mobile IP security is essential because it involves the ability to change the routing of packets destined for any host to be sent to anywhere else on the Internet. Attacks on registration requests and responses cause packets destined for the mobile node to be undeliverable or sent to the wrong destination. For example, another host attempts to pretend to be a mobile node and convinces the home agent to send a packet to it. Therefore, confirmation is performed by the mobile node and home agent for all registration requests and reply messages. The mobile node shares a security parameter index (SPI) and a secret key with its home agent to verify its home agent. One of several available algorithms can be used for confirmation, such as "Keyed Message Digest Version 5" (MD5) with a key size of 16 bytes. In order to prevent any registration messages from being played, time stamps and temporary marks are used to identify each of the registration requests and replies.

【0019】(経路最適化を持つモバイルIP)基本モ
バイルIPは、移動ノードのホームアドレス宛てのパケ
ットを傍受するホームエージェントを準備することによ
り、移動ノードがそのホームネットワークから離れて移
動することを可能にする。図3に示される一般的な状況
において、ここで示される移動ノードMは、そのホーム
ネットワークから離れており、移動ノードが現在のとこ
ろ接続されている外部ネットワーク上に位置する通信ノ
ードSと交信している。移動ノードMがパケットを通信
ノードSに送る時、パケットは、従来のIP経路指定を
使用して直接移動ノードMに経路指定される。しかしな
がら、通信ノードSがパケットを移動ノードMに送る
時、パケットは最初に移動ノードMのホームネットワー
クに戻るように経路指定される。移動ノードMのホーム
エージェントR2は、このパケットを傍受し、それを移
動ノードの現在の外部エージェントR1にトンネルす
る。外部エージェントR1がカプセルに入ったパケット
を受け取る時、そのカプセルが外され、次に移動ノード
Mに送られる。
(Mobile IP with Route Optimization) Basic Mobile IP allows a mobile node to move away from its home network by preparing a home agent to intercept packets destined for the mobile node's home address. To In the general situation shown in FIG. 3, the mobile node M shown here is away from its home network and communicates with a communication node S located on a foreign network to which the mobile node is currently connected. ing. When mobile node M sends a packet to communication node S, the packet is routed directly to mobile node M using conventional IP routing. However, when the communication node S sends a packet to the mobile node M, the packet is first routed back to the mobile node M's home network. The home agent R2 of the mobile node M intercepts this packet and tunnels it to the mobile node's current foreign agent R1. When the foreign agent R1 receives the encapsulated packet, the capsule is decapsulated and then sent to the mobile node M.

【0020】代わりに、図4に示されるように、パケッ
トを互いに直接、ローカルネットワークを越えて送るこ
とにより、より最適化されて経路指定することができ
る。モバイルIPに対する経路の最適化は、パケットが
通信ノードSから移動ノードMへ移動する経路を最適化
する。通信ノードSから移動ノードMへのパケットの経
路指定最適化の何れの型も、通信ノードSが移動ノード
Mの現在位置についての情報を保持することを必要とす
る。経路最適化をサポートする各通信ノードSは、結合
保管所と呼ばれる気付アドレスの保管所を保持しなけれ
ばならない。通信ノードSがパケットを送る時、それは
パケットの目的地アドレスに対応する見出しを探すため
にその結合保管所を確認する。もし合致する見出しが見
つかれば、通信ノードSはそれ自身で、結合保管所見出
しで指定された気付アドレスによってパケットをカプセ
ルに入れ、それを移動ノードMのホームネットワークへ
送る代わりに、直接、気付アドレスにトンネルする。
Alternatively, as shown in FIG. 4, packets can be routed more optimally by sending them directly to each other and across the local network. Optimization of the route for Mobile IP optimizes the route that a packet travels from the communication node S to the mobile node M. Any type of packet routing optimization from the communication node S to the mobile node M requires that the communication node S maintain information about the current location of the mobile node M. Each communication node S that supports route optimization must maintain a repository of care-of addresses, called a binding repository. When a communication node S sends a packet, it checks its binding repository to look for a header corresponding to the destination address of the packet. If a matching heading is found, the communication node S itself encapsulates the packet with the care-of address specified in the binding repository heading, and instead of sending it to the mobile node M's home network, directly the care-of address. Tunnel to

【0021】もし結合保管所見出しが見つからない場
合、従来のIP経路指定を使用してパケットは送られ、
それは、前と同様にパケットを移動ノードMのホームネ
ットワークに送り戻す。ホームエージェントR2がパケ
ットを傍受する時、それは、供給源ホストが移動ノード
Mに対する結合保管所見出しを持っていないことを仮定
する。ホームエージェントR2は、通信ノードSがパケ
ットを移動ノードMの現在位置にトンネルする前に移動
ノードMの現在気付アドレスを知らせるため、通信ノー
ドSへ確認された結合更新を送ることによって返答す
る。ホームエージェントR2は、結合更新の寿命をその
特定の移動ノードMの登録に残っている時間に設定す
る。オリジナルの供給源が結合更新を受け取って確認す
る時、それは、将来使うために結合更新を結合保管所に
付け加える。結合更新は、ホームエージェントR2によ
り指定された時間の後、期限切れとなる。
If the binding repository header is not found, the packet is sent using conventional IP routing,
It sends the packet back to the mobile node M's home network as before. When home agent R2 intercepts the packet, it assumes that the source host does not have a binding repository heading for mobile node M. Home agent R2 replies by sending a confirmed binding update to communication node S to inform mobile node M of the current care-of address before communication node S tunnels the packet to the current location of mobile node M. Home agent R2 sets the lifetime of the binding update to the time remaining in registration for that particular mobile node M. When the original source receives and confirms the binding update, it adds the binding update to the binding repository for future use. The binding update expires after the time specified by home agent R2.

【0022】通信ノードSが経路最適化を使用できるた
めには、ソフトウェア処理は、結合更新を受信および処
理するために作動している必要がある。もしホストが経
路最適化ソフトウェアを使用しない場合、パケットは、
基本モバイルIPと同じ方法で経路指定される。幾つか
の通信ノードSは、この経路最適化ソフトウェアを持た
ないであろうから、ホームエージェントR2は、それら
が結合更新を各通信ホストSに送り出す速度を制限する
アルゴリズムを持つ必要があり、そうでなければ、ホー
ムエージェントR2は、通信ノードSへの結合更新でネ
ットワークを氾濫させ、通信ノードSがそれらを無視す
ることになる。
In order for communication node S to be able to use route optimization, software processing needs to be running to receive and process binding updates. If the host does not use route optimization software, the packet will be
Routed in the same way as Basic Mobile IP. Since some communication nodes S will not have this route optimization software, home agents R2 need to have an algorithm that limits the rate at which they send binding updates to each communication host S, and so on. Otherwise, home agent R2 floods the network with binding updates to communication node S, which will ignore them.

【0023】(賢い切換システム)本発明のネットワー
クシステムは、図5に示すように、ある場所と、1つま
たはそれ以上の、各々が前記場所の一部に亘る高速受信
可能範囲を準備するような、ローカルエリア無線ネット
ワークとに亘って低速受信可能範囲を準備する広域無線
ネットワークを含むネットワークの各々から最高品質を
もたらす多くの技術を取り入れている。移動ノードがネ
ットワークを通って移動する時、それらは、連続して広
域ネットワークの範囲内にあり、ローカル受信可能区域
に出入りしながら移動する。特定の状況で使用するネッ
トワーク技術は、特定の適用例の各々の要求に基づき選
択される。異なる技術を使用しるサブネットワークから
作られる単一の複合ネットワークは、従って総合的解決
法を準備する。このネットワーク内のデータの流れは、
特定のサブネットワークの技術特性によって、供給源か
ら目的地までの最も効率的な経路を取る。例えば、もし
高速ローカルエリア通信リンクが交信を欲する2つのノ
ード間で利用可能であれば、同じく利用可能なより遅い
広域リンクに対抗して、その通信経路が使用できる。も
し2つのノード間の通信の他の手段がない時、広域ネッ
トワークが既定手段として利用される。
(Clever Switching System) As shown in FIG. 5, the network system of the present invention provides a location and one or more high-speed coverage areas, each of which covers a portion of the location. It incorporates a number of technologies that provide the highest quality from each of the networks, including wide area wireless networks that provide low speed coverage over local area wireless networks. As mobile nodes move through the network, they are continuously within the wide area network and move in and out of the local coverage area. The network technology to use in a particular situation is selected based on the requirements of each particular application. A single composite network made from sub-networks using different technologies thus provides an integrated solution. The flow of data in this network is
Take the most efficient route from the source to the destination, depending on the technical characteristics of the particular sub-network. For example, if a high-speed local area communication link is available between two nodes that want to communicate, the communication path can be used against a slower wide area link that is also available. If there is no other means of communication between the two nodes, the wide area network is used as the default means.

【0024】好ましい実施形態において、モバイルIP
は、上記の通りネットワーク間の切換えをするために使
用される。モバイルIPスキームは、ネットワークにお
いてルータの変更、又は、移動ノードを必要としないと
いう利点を持つ。しかしながら、プロトコルは、サブネ
ットワーク接続を変える時を指定しない。本システム
は、標準モバイルIPプロトコルに対し最小限の変化の
みを要求しつつ、どのネットワーク接続を確立するかに
ついての命令を持つ基本モバイルIPプロトコルを準備
する。本システムにおいて、幾つかの移動ノードは、操
作手を運ぶことができず、できたとしても、操作手は、
ネットワーク受渡しが起こるべきか決めようとするので
はなく、機器を操作することに注意を集中させる必要が
あるので、操作手からの入力は必要とされない。加え
て、ネットワークを切り換える時を決定する処理への入
力の1つは、ローカルエリア・ネットワーク上の通信者
からの無線通信信号の品質の評価である。信号強度およ
び雑音、又は、干渉の現在レベルは、将来の値を予測す
るために使用できるし、後の使用のために記録すること
もできる。この信号品質レベルを評価できることに加
え、特定のローカルエリア・ネットワーク技術に対して
は閾値が設定される。この値は、ハードウェアに対する
最小満足度の信号品質値であり、直接ハードウェアか
ら、またはハードウェアの仕様書からの何れかにより得
られる。決定処理への別の有用な入力は、移動ノードの
現在位置の知識である。この型の入力は、信号品質の値
を評価するために、無線ローカルエリア・ネットワーク
送信機の位置の知識と結合される。
In a preferred embodiment, the mobile IP
Is used to switch between networks as described above. Mobile IP schemes have the advantage of not requiring router changes or mobile nodes in the network. However, the protocol does not specify when to change the subnetwork connection. The system prepares a basic Mobile IP protocol with instructions on which network connection to establish, requiring only minimal changes to the standard Mobile IP protocol. In this system, some mobile nodes cannot carry the operator, and even if they can,
No input from the operator is required, as attention must be focused on operating the device, rather than trying to determine if network delivery should occur. In addition, one of the inputs to the process that determines when to switch networks is the assessment of the quality of wireless communication signals from correspondents on the local area network. The signal strength and the current level of noise or interference can be used to predict future values or recorded for later use. In addition to being able to evaluate this signal quality level, thresholds are set for certain local area network technologies. This value is the minimum satisfaction signal quality value for the hardware, obtained either directly from the hardware or from the hardware specification. Another useful input to the decision process is knowledge of the mobile node's current location. This type of input is combined with knowledge of the location of the wireless local area network transmitter to evaluate signal quality values.

【0025】RF伝播の現実的モデルを準備するため、
本システムは、移動ノードを取り巻く実際の地表の記述
を含む。RF伝播モデルを使用して、切換システムは、
移動ノードがネットワークから切り離される時間を最小
にするために、受渡しが何時必要とされるか予測を試み
る。切換システムは、ローカルエリア・ネットワーク接
続上の通信に対する信号品質の将来の値を予測する。次
にこの信号品質の値は、特定の閾値と比較される。もし
予測値が閾値を超える場合、切換システムは、モバイル
IPに対してそのローカルエリア・ネットワーク・イン
タフェースを使用して通信を試みるように命令し、そう
でなければ、切換システムは、モバイルIPに広域ネッ
トワーク接続を使用して通信するように命令する。
To prepare a realistic model of RF propagation,
The system includes a description of the actual terrain surrounding the mobile node. Using the RF propagation model, the switching system
Attempts to predict when delivery will be required to minimize the time the mobile node is disconnected from the network. The switching system predicts future values of signal quality for communication over the local area network connection. This signal quality value is then compared to a particular threshold. If the predicted value exceeds the threshold, the switching system instructs Mobile IP to try to communicate using its local area network interface; Instruct to communicate using a network connection.

【0026】(切換システム構造)本システムの好まし
い実施形態の構成要素を図6に示す。モデル中心部20
は、切換システムの中心機能を準備するような例えば、
モデルデーモン22、位置に基づく予測機構28、環境
/地表地図32、RF伝播および通信モデル34、位置
に基づかない予測機構38、及び、移動モデル56な
ど、1組の構成要素を包含する。切換システムは標準寸
法設計を持っているので、基本となっている技術が改良
されればそれを取り込むことが可能である。モデルデー
モン22は、移動ノードの現在の状態を把握し、この状
態と、位置に基づく予測機構28および位置に基づかな
い予測機構である2つの他の供給源からの入力とに基づ
いて切換の決定を下すステートマシンである。モデルデ
ーモン22はまた、命令をモバイルIPソフトウェア2
4に送り、モバイルIPの構成要素は、移動ノードがそ
れらのホームエージェントR2にそれらの現在位置を知
らせることを可能にする。
(Switching System Structure) FIG. 6 shows components of a preferred embodiment of the present system. Model center 20
Would provide the core functionality of the switching system, for example,
It includes a set of components such as a model daemon 22, a location-based prediction mechanism 28, an environment / surface map 32, an RF propagation and communication model 34, a non-location-based prediction mechanism 38, and a movement model 56. Since the switching system has a standard dimensional design, it is possible to incorporate the underlying technology as it is improved. The model daemon 22 knows the current state of the mobile node and determines a switch based on this state and inputs from two other sources, a location-based prediction mechanism 28 and a non-position-based prediction mechanism. Is a state machine. The model daemon 22 also sends instructions to the mobile IP software 2
4 and the Mobile IP component allows the mobile nodes to inform their home agent R2 of their current location.

【0027】図7は、モデルデーモン22がその切換決
定を下すために使用するステートマシンを示す。モデル
デーモン22が実行を開始する時、WAN状態から開始
する(ここで「WAN」は、モバイルIPが使用するよ
うに命じられたネットワーク・インタフェースを意味
し、この場合、広域ネットワーク・インタフェースであ
る)。広域ネットワークは、それが常に利用可能である
と仮定される理由により、本システムの初期状態のため
に選択された。この状態から多くのことが起こり得る。
第1に、もし他に何も起こらない場合、モデルデーモン
22は、「更新」命令をこのノード上のモバイルIPソ
フトウェアに送る。更新命令は、モデルデーモン22と
移動ノードMとが同期を保っていることを確実にするた
めに定期的に送られる。
FIG. 7 shows the state machine used by the model daemon 22 to make its switching decisions. When the model daemon 22 starts execution, it starts from the WAN state (where "WAN" means the network interface that Mobile IP was commanded to use, in this case the wide area network interface). . The wide area network was chosen for the initial state of the system because it is assumed that it is always available. Many things can happen from this state.
First, if nothing else happens, model daemon 22 sends an "update" command to the Mobile IP software on this node. Update instructions are sent periodically to ensure that model daemon 22 and mobile node M are in sync.

【0028】モデルデーモン22がWAN状態を離れる
唯一の場合は、もしモデルデーモン22が、経験的に収
集された信号強度(すなわち、ローカルエリア・ネット
ワーク・インタフェースのハードウェアから直接読まれ
たもの)がローカルエリア・ネットワーク(LAN)へ
の安定接続可能を示唆していると決定する時である。好
ましい実施形態において、これは、モデルデーモン22
が信号強度、又は、LAN信号強度閾値より上にあるL
ANハードウェアからのハードウェア信号品質入力26
の幾つかの連続する値を読む時に起こる。一旦モデルデ
ーモン22がLAN状態に入れば、それは、以下の予測
システムの1つがLAN閾値より下の信号強度将来値を
予測した場合にのみ離れることができる。もしそれが起
これば、WANインタフェースへ切り換える命令がこの
ノード上のモバイルIPソフトウェアに送られ、モデル
デーモン22は、WAN状態に再び入る。モデルデーモ
ン22は、LAN状態にある間、モデルデーモン22お
よびモバイルIPソフトウェアが同期を保っていること
を確実にするために「更新」命令を送る。
If the model daemon 22 only leaves the WAN state, the model daemon 22 will determine if the signal strength empirically collected (ie, read directly from the local area network interface hardware). It is time to determine that a stable connection to a local area network (LAN) is indicated. In a preferred embodiment, this is the model daemon 22
Is above the signal strength or LAN signal strength threshold
Hardware signal quality input 26 from AN hardware
Occurs when reading several consecutive values of. Once the model daemon 22 enters the LAN state, it can only leave if one of the following prediction systems predicts a signal strength future value below the LAN threshold. If that happens, a command to switch to the WAN interface is sent to the Mobile IP software on this node, and the model daemon 22 re-enters the WAN state. While in the LAN state, the model daemon 22 sends an "update" command to ensure that the model daemon 22 and the mobile IP software are in sync.

【0029】LANインタフェースからWANインタフ
ェースに切り換える決定は、予測情報に基づいてなさ
れ、それに対しWANからLANへの切換の決定は、経
験的な測定データに基づいてなされる。この区別は、移
動ノードがローカルエリア・ネットワーク・インタフェ
ースをそのネットワークが実際は利用できない時に使う
ように命令される可能性を最小にするためになされる。
この結果、広域ネットワーク接続が常に利用できると仮
定されるために、状態変更の規則はWAN状態に入り易
くする。別の重要な点は、モデルデーモン22は、ホー
ムや外部といった概念を持たないことである。それは、
ネットワーク・インタフェースのみについて知ってい
る。移動ノードMがホームまたは外部であるべきかの決
定は、モバイルIPソフトウェアまたは経路指定プロト
コル24(図6)に任され、モデルデーモン22の存在
には影響されない。
The decision to switch from a LAN interface to a WAN interface is made based on predictive information, whereas the decision to switch from a WAN to a LAN is made based on empirical measurement data. This distinction is made to minimize the likelihood that the mobile node will be commanded to use the local area network interface when that network is not actually available.
As a result, the state change rule facilitates entering the WAN state, since the wide area network connection is always assumed to be available. Another important point is that the model daemon 22 has no concept of home or external. that is,
Know only about network interfaces. The decision whether the mobile node M should be home or foreign is left to the Mobile IP software or routing protocol 24 (FIG. 6) and is not affected by the presence of the model daemon 22.

【0030】再び図6に関し、位置に基づく予測機構2
8は、位置取得システム30からの移動ノードの現在位
置を入力として受け入れ、この情報を環境/地表地図3
2上の座標内に移し、新たな点への移動ノードMの動き
を予測する。位置に基づく予測機構28はまた、RF波
伝播に関する方程式を用い、その場所での1つまたはそ
れ以上の位置における将来の信号強度を計算するRF伝
播および通信モデル34に座標を入力として準備する。
微分全地球位置発見システム(DGPS)のような位置
情報を確実に取得するハードウェアは、市販されており
容易に入手可能である。本発明の切換システムは、位置
情報が入手可能でない場合でさえ正しく作動する環境/
地表更新システム36のような既定の位置予測システム
を持つ。このために本システムは、経験的に収集された
信号強度の記録を保持し、将来値を作り出すために一組
のデータ点を補間する、位置に基づかない予測機構38
を含む。
Referring again to FIG. 6, the position-based prediction mechanism 2
8 accepts the current position of the mobile node from the position acquisition system 30 as input and uses this information as the environment / ground map 3
2 is moved to the coordinates above, and the movement of the mobile node M to a new point is predicted. The location-based prediction mechanism 28 also uses the equations for RF wave propagation and prepares the coordinates as input to an RF propagation and communication model 34 that calculates future signal strength at one or more locations at that location.
Hardware that reliably obtains location information, such as the Differential Global Positioning System (DGPS), is commercially available and readily available. The switching system of the present invention provides an environment / operating environment / operating even when location information is not available.
It has a default location prediction system, such as the ground update system 36. To this end, the system maintains a record of empirically collected signal strengths and interpolates a set of data points to produce future values, a non-position based prediction mechanism 38.
including.

【0031】位置に基づかない予測機構38により実行
される補間は、多くの過去の値または僅か数個の値を考
慮し、それらを多項式の形に結合する、つまりそれらを
曲線にはめ込むことにより、必要に応じて幾らでも複雑
にすることができる。簡単な実施例は、2つの、最も最
近に収集された信号強度を使用して直線を定めることを
含む。第3の点はこの線に沿って補間され、予測信号強
度になる。より有用な機能は、その時に、ただ次の時間
点だけでなく更に将来を予測できるであろう。この意味
では、システムの過去の振舞いを考慮するような、一連
の点を介して曲線当てはめをする更に複雑なモデルが使
用できる。
The interpolation performed by the non-position based predictor 38 considers many past values or only a few values and combines them into a polynomial form, ie, fitting them into a curve, It can be as complex as you need. A simple example involves defining a straight line using the two most recently collected signal strengths. The third point is interpolated along this line to the expected signal strength. More useful features would then be more predictable than just the next point in time. In this sense, more complex models can be used that fit a curve through a series of points, taking into account the past behavior of the system.

【0032】位置に基づく予測機構28は、モデル中心
部20の一部であり、将来の信号強度予測値をモデルデ
ーモン22に準備するため、環境/地表地図32、位置
取得システム30、RF伝播および通信モデル34、環
境/地表更新システム36、及び、移動モデル56を含
む多くの供給源からの情報を使用する。図8は、信号強
度を予測するための決定処理の流れ図を示す。位置に基
づく予測機構28がブロック40において呼び出される
時、それは最初に、移動ノードの現状に関する入力を収
集することを試みる。ローカルエリア・ネットワーク通
信の現在の強度は、以前にローカルエリア・ネットワー
ク・ハードウェアからデータを読み取ったモデルデーモ
ン22から取得される。移動ノードの現在位置は、ブロ
ック42で示されるように、利用できるどの位置発見シ
ステムからも集められる。一旦これらの入力が収集され
れば、本システムは、移動ノードの現在位置に関する環
境/地表地図32がブロック44において利用可能であ
るか知るために調べる。もし環境/地表地図32がこの
地点において利用できない時、復帰エラーがブロック4
6において発生し、位置に基づく予測機構28は使用不
可能である。モデルデーモン22は、位置に基づかない
予測機構38からの値の使用を既定手段として行うこと
になる。
A location-based prediction mechanism 28 is part of the model center 20 and provides an environment / ground map 32, a location acquisition system 30, RF propagation and It uses information from a number of sources, including the communication model 34, the environment / surface update system 36, and the mobility model 56. FIG. 8 shows a flowchart of a decision process for estimating the signal strength. When the location-based predictor 28 is invoked at block 40, it first attempts to gather input about the current state of the mobile node. The current strength of the local area network communication is obtained from the model daemon 22 that previously read data from the local area network hardware. The mobile node's current location is gathered from any available location system, as indicated by block 42. Once these inputs have been collected, the system checks to see if an environment / ground map 32 for the current location of the mobile node is available at block 44. If environment / surface map 32 is not available at this point, a return error will occur at block 4
6 and the position-based prediction mechanism 28 is disabled. The model daemon 22 will use the value from the prediction mechanism 38 that is not based on position as a default means.

【0033】この地点における環境/地表地図32が利
用できる時、本切換システムは、ブロック48において
移動ノードの将来位置を予測することを試みる。移動ノ
ードの将来位置は、環境/地表地図32の特定の見出し
に対して決定される。その位置に記憶されたデータ、特
に過去の信号強度およびそれが収集された時間は回収さ
れる。一旦過去の値が回収されれば、システムは、現在
位置により指定された場所において、環境/地表地図3
2に現在の収集時間と共に現在信号強度を記憶する。収
集時刻以後経過した時間が計算され、現在地表地図に付
随する年齢閾値に対し、決定ブロック50において比較
される。もし経過時間が閾値より少ない場合、過去の値
はブロック52において予測値として使用される。そう
でない場合は、ブロック54において将来の信号強度を
予測するために、RF伝播および通信モデル34を使用
して計算を実行する必要がある。予測信号強度は次に、
上記の通り、その閾値比較への入力として使用されるた
めにモデルデーモン22に戻すことができる。モデルデ
ーモン22は、過去の信号強度を使用して、以前訪れた
ことのある場所からその環境について知ることができ
る。移動ノードがそのローカルエリア・ネットワーク接
続を使用している時、それは、信号強度の収集をその環
境/地表地図32に過去の値として記録できる。移動ノ
ードがタスクを実行するため区域から離れ、後に以前居
たほぼ同じ場所に戻る時、移動ノードは、過去の信号強
度を予測信号強度として使用でき、RF伝播計算を不要
にする。
When the environment / surface map 32 at this point is available, the switching system attempts to predict the future location of the mobile node at block 48. The future position of the mobile node is determined for a particular heading of the environment / surface map 32. The data stored at that location, especially the past signal strength and the time it was collected, are recovered. Once the past values have been collected, the system will use the environment / surface map 3 at the location specified by the current location.
2 stores the current signal strength together with the current acquisition time. The time elapsed since the collection time is calculated and compared in decision block 50 to an age threshold associated with the current surface map. If the elapsed time is less than the threshold, the past value is used as a predicted value in block 52. Otherwise, calculations need to be performed using the RF propagation and communication model 34 to predict future signal strength at block 54. The expected signal strength is then
As described above, it can be returned to the model daemon 22 to be used as an input to the threshold comparison. The model daemon 22 can use past signal strengths to learn about its environment from previously visited locations. When the mobile node is using its local area network connection, it can record the signal strength collection as a historical value in its environment / surface map 32. When the mobile node leaves the area to perform a task and later returns to approximately the same place where it was before, the mobile node can use the past signal strength as the expected signal strength, eliminating the need for RF propagation calculations.

【0034】過去の値は、ローカルエリア・ネットワー
ク受信可能範囲のある区域の地表が他の区域よりも早く
変化する状況において古くなり得る。モデルは、ローカ
ルエリア・ネットワーク受信可能範囲の各区域がそれ自
身の年齢閾値を持つことを可能にする。ただ例として挙
げるが、現場作業センタ近傍の地表は、作動は一般的に
現場作業センタの近傍で行わないため、大抵かなり静的
である。もしこれが当てはまる場合、現場作業センタに
対する年齢閾値は、例えば1週間やそこら程度のよう
に、比較的長くなる。作業区域の年齢閾値は、地表がよ
り速く変化するので、比較的短い時間でのみ有効である
かもしれない。もし移動ノードが、以前居た位置に年齢
閾値により設定された時間制限内に戻る時、モデルデー
モン22は、過去の値を予測値として使用できる。そう
でなければ、モデルデーモン22は、全く新たに値を計
算する必要がある。より複雑な加齢システムは、半減期
的にゆっくり過去の値を加齢し、できればRF伝播およ
び通信モデル34により予測された値とそれらの値を重
み多項式において結合させるように考案することができ
る。
Past values can become outdated in situations where the surface of the area in one area of the local area network coverage changes faster than another area. The model allows each area of the local area network coverage to have its own age threshold. By way of example only, the ground surface near a field work center is often fairly static because operation generally does not occur near the field work center. If this is the case, the age threshold for the field work center will be relatively long, for example, a week or so. The work area age threshold may only be valid for a relatively short period of time, as the surface changes faster. If the mobile node returns to its previous location within the time limit set by the age threshold, the model daemon 22 can use past values as predictions. Otherwise, the model daemon 22 needs to calculate a completely new value. More complex aging systems can be devised to age slowly past values over half-life, preferably combining those values with values predicted by the RF propagation and communication model 34 in a weight polynomial. .

【0035】本システムの好ましい実施形態において、
位置取得システム30は、微分全地球位置発見システム
(DGPS)であるが、別の技術で置き換えることも可
能である。環境/地表地図32の目標とする解像度(各
格子のメートル単位サイズ)は、本発明の切換システム
に対するパラメータである。この解像度についての1つ
の限界は、それがDGPS機器の精度より精密化できな
いことである。より小さな格子の解像度はまた、環境/
地表地図32のためにより大きな記憶容量、及び、計算
能力的により高度なRF伝播モデル計算を必要とする。
より大きな格子サイズは、より速い計算、及び、より少
ない記憶容量を可能にするが、地表をより低い精度で表
示し、一般に、より低い精度のRF伝播計算をもたら
す。地表地図の「格子」の解像度は、位置情報の解像度
を越えるべきではない。位置情報は、緯度および経度の
度数単位で、又は、空間に固定された基準座標系を持つ
デカルト座標で表示できる。更にモデルは、固定された
格子を持つ地図上での使用に制限されないことに注意す
る必要がある。例えば、地表の不規則な網目表示を持つ
地図は可能である。
In a preferred embodiment of the system,
The position acquisition system 30 is a Differential Global Positioning System (DGPS), but can be replaced with another technology. The target resolution of the environment / ground map 32 (the size in meters of each grid) is a parameter for the switching system of the present invention. One limitation on this resolution is that it cannot be refined beyond the accuracy of DGPS equipment. The resolution of the smaller grid is also
Requires greater storage capacity for the ground map 32 and computationally more sophisticated RF propagation model calculations.
A larger grid size allows for faster calculations and less storage capacity, but displays the earth's surface with less accuracy and generally results in less accurate RF propagation calculations. The resolution of the "grid" of the ground map should not exceed the resolution of the location information. The position information can be displayed in degrees of latitude and longitude or in Cartesian coordinates having a reference coordinate system fixed in space. It should further be noted that the model is not restricted to use on maps with a fixed grid. For example, a map with an irregular mesh display of the earth's surface is possible.

【0036】環境/地表地図32は、ローカルエリア・
ネットワーク受信可能範囲が存在する、又は、広域ネッ
トワーク受信可能範囲が存在する区域に亘る地面上に配
置された1つの格子として考えることができるし、又は
一般に、環境/地表地図32は、ネットワーク受信可能
範囲に無関係に全ての区域に対しても存在できる。格子
の各正方形は記憶場所であり、3つの値を保持する。第
1の値は、その地点の地表の海水面(または、ある他の
基準点)上の海抜に相当する高度値である。第2の値
は、信号強度である。移動ノードが実際の地表を横切る
時、モデルデーモン22は、環境/地表地図32を横切
ってその位置を追跡し、信号強度の経験的な取得値をこ
れらの記憶場所内に記録する。記憶される第3の値は、
最も最近の信号強度が収集された時刻である。
The environment / ground map 32 is a local area map.
The network / coverage can be thought of as a grid placed on the ground over the area where the network coverage exists, or where the wide area network coverage exists, or in general, the environment / surface map 32 is It can also be present for all areas regardless of range. Each square of the grid is a storage location and holds three values. The first value is an altitude value corresponding to an elevation above sea level (or some other reference point) on the ground surface at that point. The second value is the signal strength. As the mobile node traverses the actual surface, the model daemon 22 tracks its location across the environment / surface map 32 and records empirical acquisitions of signal strength in these storage locations. The third value stored is
The time at which the most recent signal strength was collected.

【0037】初期地表データファイルまたは移動モデル
56(図6における)は、問題のローカルエリア・ネッ
トワークの地表に関する高度情報を包含する。ファイル
はまた、前述のように、xおよびyを固定基準位置から
の好ましい測定単位で表された水平および垂直距離とし
た時の環境/地表地図32の中心のデカルト座標、メー
トル表示の範囲および解像度で表された地表地図の「サ
イズ」、及び、年齢閾値 を特定する。図9は、これら
の概念の幾つかを描写する。位置58は、デカルト座標
システムの原点である。ローカルエリア・ネットワーク
の範囲を表す輪郭60に重なっているのは、地表地図3
2を表す仮想格子62である。無線ローカルエリア・ネ
ットワークの中心は、位置58である地表地図の格子6
2の中心に位置し、格子は、輪郭60で表される無線ロ
ーカルエリア・ネットワークの受信可能範囲の端を越え
て延長する。このローカルエリア・ネットワーク受信可
能範囲領域の高度情報を包含する初期地表データファイ
ル56は、固定基準点64に対して位置58または地表
地図32の中心を特定する。固定基準点64に対するそ
の現在位置の知識を用い、移動ノードは、利用可能な地
表地図32のうちのどれが、もしあるとして、特定な位
置における使用に適切であるか求めることができる。
The initial terrain data file or movement model 56 (in FIG. 6) contains elevation information about the terrain of the local area network in question. The file also contains, as described above, the Cartesian coordinates of the center of the environment / ground map 32, where x and y are the horizontal and vertical distances expressed in preferred units of measure from the fixed reference position, range and resolution in meters. Specify the “size” and age threshold of the surface map represented by. FIG. 9 depicts some of these concepts. Position 58 is the origin of the Cartesian coordinate system. Overlying the contour 60 representing the range of the local area network is the ground map 3
2 is a virtual grid 62 representing the second grid. The center of the wireless local area network is the grid 6
Located at the center of the two, the grid extends beyond the edge of the coverage area of the wireless local area network represented by contour 60. The initial ground data file 56 including the altitude information of the local area network receivable range area specifies the position 58 or the center of the ground map 32 with respect to the fixed reference point 64. With knowledge of its current location relative to the fixed reference point 64, the mobile node can determine which of the available surface maps 32, if any, is appropriate for use at a particular location.

【0038】移動ノードの数秒先の将来の位置を計算す
るための環境/地表更新システム36は、モデルデーモ
ン22に対して、ネットワーク接続が完全に失われる前
に切換命令を送るように十分な警告を準備する。本発明
のシステムにおいては、移動ノードの2つの最も最近収
集された位置を使用し、移動ノードの経路をこれら2つ
の点を通る直線に沿って投影する方法から、1連の最近
収集された位置を通るようなベジエ曲線などのパラメー
タ曲線に当てはめる更に複雑な位置予測システムに及
ぶ、様々な位置予測方法を用いることができる。より複
雑な予測システムは、地表を通る一般に続く経路(すな
わち、道路)およびユニットの動的特性に関する知識、
又は、周辺地表に基づいて、動きの知的な予測をする。
The environment / terrain update system 36 for calculating the future position of the mobile node a few seconds ahead warns the model daemon 22 to send a switch command before the network connection is completely lost. Prepare The system of the present invention uses the two most recently collected positions of the mobile node and projects a series of recently collected positions from the method of projecting the path of the mobile node along a straight line through these two points. A variety of position prediction methods can be used, ranging from more complex position prediction systems to fitting parameter curves such as Bezier curves such as More complex forecasting systems include knowledge of commonly followed paths (i.e., roads) through the surface and the dynamic properties of units,
Alternatively, the motion is intelligently predicted based on the surrounding ground surface.

【0039】現システムにおいてRF伝播および通信モ
デル34は、移動ノードの予測位置、送信機(通常、ロ
ーカルエリア・ネットワーク・アクセスポイントまたは
基地局)の位置、両者間の地表、及び、送信機器で使用
されるラジオ周波数に基づき、移動ノードが受信するで
あろうローカルエリア通信の信号強度の推定値を作成す
る。RF伝播および通信モデル34の好ましい実施形態
は、電磁波伝播に対する自然地表の効果を実時間でモデ
ル化する。このモデルは、環境/地表地図32内に記憶
されている情報に基づく2次元経路損失モデルを利用す
る。2次元モデルは、地表をそれがあたかもRF送信機
と受信機との間の垂直平面内にあるかのように取り扱
う。RF送信は地表を越えて、または下をくぐって進行
できるが、地表の形態を迂回して進むために平面から離
れることはできない。2次元モデルを構築するために、
環境/地表地図32の送信および受信アンテナのx、
y、及び、z座標間に垂直平面が交差される。次に2つ
の計算がこの地表スライスに対して実行される。最初
に、送信機から受信機へのRF波伝播の自由空間推定値
は、次式を使って計算される。 Pr=Pttrλ2/((4λ)22L) ここで、 Pt=送信電力 Gt=送信アンテナの利得 Gr=受信アンテナの利得 λ=送信波長 d=アンテナ間の距離 L=システム損失係数。
In the current system, the RF propagation and communication model 34 uses the predicted location of the mobile node, the location of the transmitter (typically a local area network access point or base station), the surface between them, and the transmitting equipment. Based on the radio frequency provided, an estimate of the signal strength of the local area communication that the mobile node will receive will be created. The preferred embodiment of the RF propagation and communication model 34 models the effect of natural terrain on electromagnetic wave propagation in real time. This model utilizes a two-dimensional path loss model based on information stored in the environment / surface map 32. The two-dimensional model treats the earth's surface as if it were in a vertical plane between the RF transmitter and the receiver. RF transmissions can travel across or beneath the surface of the earth, but cannot leave the plane to travel around surface features. To build a two-dimensional model,
X of the transmit and receive antennas of the environment / surface map 32,
A vertical plane is intersected between the y and z coordinates. Next, two calculations are performed on this ground slice. First, a free space estimate of the propagation of RF waves from the transmitter to the receiver is calculated using the following equation: P r = P t G t G r λ 2 / ((4λ) 2 d 2 L) where P t = transmission power G t = gain of transmission antenna G r = gain of reception antenna λ = transmission wavelength d = antenna Distance between L = system loss factor.

【0040】この計算は、2つのアンテナがどのような
種類の妨害もない自由空間にあると仮定される場合の受
信される送信電力を推算する。次に平面大地計算が実行
される。RF伝播の平面大地推算においては、次式を使
用して送信機から受信機への別の経路、すなわち送信機
から地面、地面から受信機への反射経路が考慮される。 Pr=Pttrt 2r 2/d4 ここで、 Pt=送信電力 Gt=送信アンテナの利得 Gr=受信アンテナの利得 ht=送信機高さ hr=受信機高さ d=アンテナ間の距離。
This calculation estimates the received transmit power when the two antennas are assumed to be in free space without any kind of interference. Next, plane ground calculation is performed. In the planar ground estimation of RF propagation, another path from the transmitter to the receiver is used, the reflection path from the transmitter to the ground and the ground to the receiver, using the following equation: P r = P t G t G r h t 2 h r 2 / d 4 where P t = transmission power G t = gain of the transmission antenna G r = gain of the reception antenna h t = transmitter height h r = Receiver height d = distance between antennas.

【0041】一旦両計算が実行されると、両者のうちの
少ない方(「最悪の場合」の受信電力を表す)は、モデ
ル計算の次の段階の基準として使用される。RF波の電
力のあるものは、送信機から受信機への直接経路上を伝
播しない2次波によって搬送される。これらの2次波
は、送信機と受信機との間にある点源で回折した後受信
機に到達し、全送信電力の重要成分を搬送する。たとえ
直接目視線が送信機と受信機との間にあったとしてもこ
れらの2次波は遮られ、全受信電力を減少させる。フレ
ネル帯は、波が伝播する経路に基づくこれらの2次波の
種類を意味する。適切なフレネル帯の隙間は、これらの
2次波の十分な量が受信機へ到達可能なため重大な電力
損失がないことを意味する。フレネル帯の隙間は、次の
条件のどれに合致するかにより従来技術に従って計算さ
れる。 1.目視線が送信機と受信機との間に存在し、適切なフ
レネル帯隙間がある。この場合、以前に計算された基本
値が受信電力として使用される。 2.目視線が送信機と受信機との間に存在するが、適切
なフレネル帯隙間がない。受信電力は、2次波の損失に
より基本電力から更に減少する。 3.目視線が送信機と受信機との間に存在しない。この
場合、2次波の一部だけが受信機に到達できる。次にこ
れらの計算結果は、位置に基づく予測機構28に転送し
て戻される。3次元RF伝播モデルを計算する方法は、
2次元モデルの代わりとして使用できる。3次元モデル
は、一般により大きなデータ処理用機器を必要とするこ
とになる。当業者は、他の如何なるRF伝播モデルも上
記モデル同様に使用できることがわかるであろう。
Once both calculations have been performed, the lesser of them (representing the "worst case" received power) is used as the basis for the next stage of the model calculation. Some of the RF wave power is carried by secondary waves that do not propagate on the direct path from the transmitter to the receiver. These secondary waves arrive at the receiver after diffracting at a point source located between the transmitter and the receiver, and carry a significant component of the total transmit power. Even if there is a direct line of sight between the transmitter and the receiver, these secondary waves are blocked, reducing the total received power. Fresnel zone refers to the type of these secondary waves based on the path that the waves propagate. Proper Fresnel band gap means that there is no significant power loss because a sufficient amount of these secondary waves can reach the receiver. The gap in the Fresnel zone is calculated according to the prior art depending on which of the following conditions is met: 1. A line of sight exists between the transmitter and the receiver and there is a suitable Fresnel band gap. In this case, the previously calculated base value is used as the received power. 2. A line of sight exists between the transmitter and the receiver, but there is no suitable Fresnel band gap. The received power further decreases from the basic power due to the loss of the secondary wave. 3. There is no line of sight between the transmitter and the receiver. In this case, only a part of the secondary wave can reach the receiver. The results of these calculations are then transferred back to the location-based prediction mechanism 28. A method for calculating a three-dimensional RF propagation model is as follows:
Can be used as a substitute for a two-dimensional model. Three-dimensional models will generally require larger data processing equipment. Those skilled in the art will recognize that any other RF propagation model can be used as well as the above model.

【0042】(サービス特性の品質)本発明のネットワ
ークは、一般にビット毎秒またはパケット毎秒で測定さ
れる単位時間に送られるデータの平均量である「スルー
プット」、及び、パケットが供給源から目的地へ移動す
るのに要する平均時間である「遅れ」の2つの主要なサ
ービス品質(QOS)パラメータに主に関する。本ネッ
トワークは、経路最適化および賢い切換システムを使用
して、供給源から目的地まで最も高い周波数帯の経路を
利用する。高速の無線ローカルエリア・ネットワーク・
リンクが利用できる時、一般にそれは、広域リンクの代
わりに使用されることになる。
(Quality of Service Characteristics) The network of the present invention generally employs a "throughput", which is the average amount of data sent per unit time measured in bits per second or packets per second, and the rate at which packets travel from a source to a destination. It is mainly concerned with two key quality of service (QOS) parameters, the "time delay", which is the average time it takes to travel. The network utilizes the highest frequency band path from the source to the destination using a path optimization and smart switching system. High-speed wireless local area network
When a link is available, it will generally be used instead of a wide area link.

【0043】図10は、本切換システムの状態図68を
示し、移動ノードは、そのローカルエリア・ネットワー
ク・インタフェースを使用している時、そのホームネッ
トワークにのみ属することができる。本システムは、幾
つかの内部変数を消去し、ローカルエリア・ネットワー
ク・インタフェースを不能にし、及び、広域ネットワー
ク・インタフェースを可能にする接続喪失状態で始ま
る。次に制御は、移動ノードにより記憶された経路指定
情報を消去する経路抹消状態に移る。取得状態において
移動ノードは、全ての利用可能なネットワーク・インタ
フェースに関する登録要求を送ることにより、そのホー
ムエージェントに登録しようと試みる。制御は次に、移
動ノードがその登録要求からの返答を待つ気付待機状態
に自動的に移される。もし登録する試みが失敗したら、
移動ノードは、登録要求を再度送り、気付待機状態に残
る。再送信が許可されない場合、移動ノードは、取得状
態に戻り、新たな登録要求を発生させる。登録要求が成
功した場合、移動ノードは、外部ネットワークに属され
たというモバイルIP的概念に対応する気付登録状態に
入る。移動ノードは、以前使われた同じインタフェース
の再登録の試みが成功している間は、この状態に無期限
にとどまることができる。登録の試みは、可能にされた
インタフェースを使用してのみ行うことができ、移動ノ
ードは次に、特定のインタフェースと通信するように命
令される。もしこれらの登録の試みが失敗すれば、移動
ノードは接続喪失状態に戻り、処理は再度始まる。
FIG. 10 shows a state diagram 68 of the present switching system, where a mobile node can only belong to its home network when using its local area network interface. The system begins with a connection loss condition that erases some internal variables, disables the local area network interface, and enables the wide area network interface. Control then transitions to a delete route state that deletes the routing information stored by the mobile node. In the acquisition state, the mobile node attempts to register with its home agent by sending a registration request for all available network interfaces. Control is then automatically transferred to a care-of-wait state in which the mobile node waits for a reply from its registration request. If the registration attempt fails,
The mobile node sends the registration request again and remains in the care-of-waiting state. If retransmission is not allowed, the mobile node returns to the acquisition state and generates a new registration request. If the registration request is successful, the mobile node enters a care-of-registration state corresponding to the mobile IP concept of belonging to a foreign network. The mobile node can remain in this state indefinitely during a successful attempt to reregister the same interface previously used. Registration attempts can only be made using the enabled interface, and the mobile node is then instructed to communicate with the particular interface. If these registration attempts fail, the mobile node returns to the lost connection state and the process starts over.

【0044】失敗した登録の試みに加え、移動ノード
は、もし移動ノードに対してそのローカルエリア・ネッ
トワーク(LAN)インタフェースからその広域ネット
ワーク(WAN)インタフェースに切り換えるように命
令する切換命令をモデルデーモン22から受け取れば、
気付登録状態から離れることができる。この場合、移動
ノードは、接続喪失状態に入る。もし切換命令が広域ネ
ットワーク・インタフェースからローカルエリア・ネッ
トワーク・インタフェースへ切り換えることであれば、
システムは、最初にローカルエリア・ネットワーク・イ
ンタフェースを可能にし、広域ネットワーク・インタフ
ェースを不能にしなければならない。この時点でシステ
ムは、接続喪失状態に入ることはできない、なぜならそ
れは、ネットワーク・インタフェースの可能/不能状態
を再び変更するからである。その代わりに接続喪失状態
は飛び越され、経路抹消状態が直接入れられる。次に、
一旦ローカルエリア・ネットワーク・インタフェースを
使用して取得状態になれば、システムは、在宅状態(移
動ノードがホームネットワークに属している場合)また
は最終的に気付登録状態(移動ノードが外部ネットワー
クに属している場合)の何れかに入ることになる。
In addition to the failed registration attempt, the mobile node may issue a switch command to the model daemon 22 to instruct the mobile node to switch from its local area network (LAN) interface to its wide area network (WAN) interface. If you receive from
You can leave the care-of registration state. In this case, the mobile node enters a lost connection state. If the switch command switches from a wide area network interface to a local area network interface,
The system must first enable the local area network interface and disable the wide area network interface. At this point, the system cannot enter the lost connection state because it changes the enabled / disabled state of the network interface again. Instead, the lost connection state is skipped, and the lost path state is entered directly. next,
Once in the acquisition state using the local area network interface, the system may be in a home state (if the mobile node belongs to the home network) or finally a care-of-registration state (if the mobile node belongs to a foreign network). ).

【0045】状態図68の多くの異なる場所において、
移動ノードは、そのホームエージェントが直接に接続さ
れたサブネットワーク上にいるかどうか検出しようと試
みる。もしホームエージェントが検出される時(移動ノ
ードがホームエージェントの公示メッセージを受け取る
ため)、移動ノードは、即座に在宅状態に入る。一旦在
宅状態になると、移動ノードは、広域ネットワーク・イ
ンタフェースに切り換える命令を受け取るまでそこに留
まり、受け取るとその時点で接続喪失状態に入ることに
なる。
In many different places in the state diagram 68,
The mobile node attempts to detect if its home agent is on a directly connected subnetwork. If a home agent is detected (because the mobile node receives the home agent's advertisement message), the mobile node immediately enters the home state. Once at home, the mobile node will stay there until it receives a command to switch to the wide area network interface, at which point it will enter a loss of connection state.

【0046】図11に示すように、移動ノードの状態を
監視するためのグラフィック・ユーザ・インタフェース
(GUI)が本システムと共に準備される。切換システ
ムGUIは、地表地図32の描写および状態情報の表示
から成る。地表地図32は、地表地図に対してローカル
エリア・ネットワークの中心を定め格子中心に黒で明示
されるようなローカルエリア・ネットワーク送信機と共
に、必要な寸法を持つ格子内に表示される。地表の高さ
は、地図上に色で、または地形高度線のような他の手段
で指示できる。例えば図11に描かれる地表地図は、高
度コードを使用して示されるが、そのコードは例えばメ
ートルで明示される。どのようなコード化システムおよ
び高度測定単位も、地表地図を表示するために利用でき
ることが認識されており、また予測される。固定された
基準に対する移動ノード、この場合は保守点検トラッ
ク、の現在の座標は、地図の右側に表示され、移動ノー
ドの場所は、地図上に斜影線の正方形により示される。
GUIはまた、移動ノードがどのインタフェースを現在
使用しているのか(LANまたはWANインタフェー
ス)、及び、DGPS情報の品質(オンまたはオフ)に
ついての情報を表示する。GUI上の更なる情報は、移
動ノード(すなわち保守点検トラック)が(−68、2
48、0)の座標を持つ作業区域にあることを示す。更
に移動ノードは、そのLANインタフェースを使用して
おり、そのDGPS機器は、正しく機能している。
As shown in FIG. 11, a graphic user interface (GUI) for monitoring the status of the mobile node is provided with the present system. The switching system GUI consists of the depiction of the ground map 32 and the display of status information. The terrain map 32 is displayed in a grid having the required dimensions, with the local area network transmitter defining the center of the local area network relative to the terrestrial map and being marked in black at the grid center. The height of the ground surface can be indicated by color on the map or by other means such as terrain elevation lines. For example, the ground map depicted in FIG. 11 is shown using an altitude code, which code is specified, for example, in meters. It is recognized and anticipated that any coding system and altitude measurement unit can be used to display the surface map. The current coordinates of the mobile node relative to the fixed reference, in this case a maintenance track, are displayed on the right side of the map, and the location of the mobile node is indicated by a hatched square on the map.
The GUI also displays information about which interface the mobile node is currently using (LAN or WAN interface) and the quality of the DGPS information (on or off). Further information on the GUI indicates that the mobile node (i.e.
(48, 0). Further, the mobile node is using its LAN interface and its DGPS equipment is functioning properly.

【0047】(無線ローカルエリア・ネットワーク)本
システムは、移動ノードに対して、近くの固定されたコ
ンピュータまたは近くの他の移動ノードに高速で通信す
る能力を準備するために、ローカルエリア・ネットワー
クを必要とする。そのようなローカルエリア・ネットワ
ークの1つは、ルーセント・テクノロジーズにより開発
された製品であるウェーブLANである。しかしなが
ら、本システムの標準寸法設計構造は、好ましい如何な
るローカルエリア・ネットワーク技術も収容できる。本
発明と共に使用されるローカルエリア・ネットワークの
周波数帯は、等時性音声データなどの通信、バースト、
及び、ファイル転送および画像データなどの大容量通信
をサポートするのに十分なほど高くなければならない。
ローカルエリア・ネットワークはまた、切換システムに
おける使用のため信号強度測定へのアクセスを準備しな
ければならない。この信号強度データは、別の無線ホス
トから発信されるパケットの受信電力の尺度である。ロ
ーカルエリア・ネットワークはまた、仲間同士の通信を
可能にする必要がある。
(Wireless Local Area Network) The present system provides a mobile node with a local area network to provide the ability to communicate at high speed to nearby fixed computers or other nearby mobile nodes. I need. One such local area network is Wave LAN, a product developed by Lucent Technologies. However, the standard dimensional design structure of the system can accommodate any preferred local area network technology. Local area network frequency bands used with the present invention include communications such as isochronous voice data, bursts,
And it must be high enough to support large-capacity communications such as file transfers and image data.
Local area networks must also provide access to signal strength measurements for use in switching systems. This signal strength data is a measure of the received power of a packet originating from another wireless host. Local area networks also need to enable peer communication.

【0048】(無線広域ネットワーク)本発明のネット
ワーク構造の別の重要な点は、無線広域ネットワーク技
術であり、それは全域作動を通じて通信の受信可能範囲
を準備し、システムの異なる構成要素に対する既定の通
信経路から成っている。本ネットワーク構造と共に使用
される如何なる広域ネットワーク技術も、本ネットワー
ク構造の通信特性を効果的にサポートするために、ある
特定の能力を準備しなければならない。1つの能力は、
無線広域ネットワークが作業現場全体に亘る受信可能範
囲を準備するように選択される必要があることである。
この受信可能範囲は、好ましくはネットワークを送信機
の目視線配置に制限すべきではない。ネットワークはま
た、1点から多重点能力、つまり放送能力を準備しなけ
ればならない。更に、パケット化データのサポートは、
ネットワークのインターネット・プロトコル通信を搬送
するために必要である。それに加えて、広域受信可能範
囲を保証することは、しばしば高周波数帯をもたらす能
力を犠牲にするが、この特性は全システム性能に大いに
影響するので、公正な交換条件が考慮されるべきであ
る。適切な広域ネットワークの一例は、パシフィック・
クレスト社で製造されるRFM96ラジオモデムであ
る。前記パシフィック・クレスト社製品は、2ワットの
電力で送信するように構成され、それらに、アンテナを
目視線配置することなく、広い区域を完全に網羅するの
に十分な範囲を与えている。広域ネットワークの別の代
替として、現在開発中である低地球周回軌道人工衛星の
使用がある。
Wireless Wide Area Network Another important aspect of the network architecture of the present invention is the wireless wide area network technology, which provides coverage of communications through global operation and provides predefined communications for different components of the system. Consists of pathways. Any wide area network technology used with the present network structure must provide certain capabilities in order to effectively support the communication characteristics of the present network structure. One ability is
The wireless wide area network needs to be selected to provide coverage throughout the work site.
This coverage should preferably not limit the network to the gaze arrangement of the transmitter. The network must also provide for multipoint capability, broadcast capability, from a single point. In addition, support for packetized data
Required to carry the Internet Protocol communications of the network. In addition, ensuring wide coverage is often at the expense of the ability to provide high frequency bands, but since this property greatly affects overall system performance, fair trade conditions should be considered. . One example of a suitable wide area network is Pacific
An RFM96 radio modem manufactured by Crest. The Pacific Crest products are configured to transmit at 2 watts of power, giving them sufficient coverage to completely cover a large area without the need to place the antenna in line of sight. Another alternative to wide area networks is the use of low earth orbit satellites currently under development.

【0049】(臨時ネットワークを伴う使用)モバイル
IPを伴う予測およびRF伝播モデルの使用に加え、本
発明はまた、臨時ネットワークにおいて同様に使用可能
である。臨時ネットワークは、如何なる既存の設備基盤
または中央集権行政の助けなしに一時的ネットワークを
形成する無線移動ホストの集まりである。そのような環
境においては、各々の移動ホストの無線送信の限られた
範囲のために、1つの移動ポストがパッケットをその目
的地に転送してもらうために他のホストの助けを得るこ
とが必要である。
Use with Temporary Networks In addition to the use of prediction and RF propagation models with Mobile IP, the present invention can also be used in temporary networks. A temporary network is a collection of wireless mobile hosts that form a temporary network without the help of any existing infrastructure or centralized administration. In such an environment, due to the limited range of each mobile host's radio transmission, one mobile post needs to get the help of the other host to have the packet forwarded to its destination It is.

【0050】(産業上の応用可能性)本発明は、自律的
または半自律的な機械など、幾つかの構成要素および操
作手が、できるだけ効率良く仕事を達成するために行動
を統括する必要があるような状況において適用できる。
例えば1つの現場作業センタは、機械の労力を現場全体
に向け、機械の状況、現場にもたらされた変更地形の状
況、及び、達成すべき仕事の状況に関する情報を収集す
ることができる。更に、機械と操作手との間の通信の必
要性があり、それは、それらの間の緊密な協力を可能に
し、また現場内で行われる様々な作動を統括する。情報
はまた、修理および保守人員にも通信され、機械の作動
を減速するまたは停止させる可能性がある問題を彼らに
警告する必要がある。本発明は、警告メッセージ、ノー
ド間の通信を可能にするネットワーク管理メッセージ、
作業現場の地形に関する詳細情報、全ての機械の位置お
よび現在実行されている1つ又はそれ以上の仕事の現在
の状態、音声伝送、診断および保守点検情報、及び、機
械が互いに協働することを可能にし、制御基点(操作
手)が作業中断の場合に診断を下すのを助けるための画
像データを含む広い範囲の異なる型のメッセージを収容
する。本発明は、機械が異なる無線ネットワーク技術の
間を、経路最適化を持つモバイルIPプロトコル、仲間
同士の通信、及び、賢い切換システムを使用して移動す
る能力を準備する。
(Industrial Applicability) The present invention requires that some components and operators, such as autonomous or semi-autonomous machines, coordinate their actions in order to accomplish their tasks as efficiently as possible. Applicable in certain situations.
For example, one on-site work center may direct machine effort across the site to gather information about the status of the machine, the status of the changed terrain brought to the site, and the status of the work to be accomplished. In addition, there is a need for communication between the machine and the operator, which allows close cooperation between them and governs the various operations performed on site. The information is also communicated to repair and maintenance personnel, who need to alert them of problems that may slow down or stop the operation of the machine. The present invention provides a warning message, a network management message enabling communication between nodes,
Detailed information about the terrain at the work site, the location of all machines and the current status of one or more jobs currently being performed, audio transmissions, diagnostic and maintenance information, and the fact that the machines cooperate with each other Enables and accommodates a wide range of different types of messages, including image data, to help the control point (operator) make a diagnosis in the event of a work interruption. The present invention provides the ability for machines to move between different wireless network technologies using mobile IP protocols with route optimization, peer-to-peer communication, and smart switching systems.

【0051】図12は、作業現場70での位置に示され
るフロントショベル80のような土地改良機械を示す。
フロントショベル80は、作業現場70で様々な土木作
業を実行するキャタピラ式機械である。しかしながら、
本発明の原理および適用は、作業現場上または地中を移
動し、ある方法で作業現場の地形を変更する能力を持
つ、実質的に如何なる移動道具または機械に対して役立
つことが明白になるであろう。フロントショベル80
は、その作動を制御するために使用される利用可能な油
圧または電気油圧式道具制御装置を装備している。
FIG. 12 shows a land improvement machine such as a front shovel 80 shown in position at a work site 70.
The front shovel 80 is a caterpillar-type machine that performs various civil works at the work site 70. However,
It will be apparent that the principles and applications of the present invention will be useful for virtually any moving tool or machine capable of moving on or underground at a work site and changing the terrain of the work site in some manner. There will be. Front shovel 80
Is equipped with available hydraulic or electro-hydraulic tool controls used to control its operation.

【0052】フロントショベル80は、高精度でその位
置を求めることができる位置発見システム(図示しな
い)を装備している。特にフロントショベル80は、フ
ロントショベル80に置かれたDGPS受信機(図示し
ない)を装備することができる。GPS/レーザの組み
合わせ、又は、レーダのような他の位置発見システムも
利用できる。作業現場70内のフロントショベル80の
位置座標は、フロントショベル80が作業現場70上を
移動する時に得られる。これらの座標は、フロントショ
ベル80の位置と経路とを実時間で計算し、又は、作業
現場70の地表地図32を動的に更新できるように1連
の離散点として供給することが可能である。更にフロン
トショベル80はまた、変更前の作業現場70のデジタ
ル化モデルと、変更完了後の作業現場70の目標とする
地形とを記憶する表示器(図示しない)を持つローカル
・デジタルコンピュータ(これも図示しない)を装備で
きる。デジタル化モデルはまた、地表地図32の、又
は、変更されるべき作業現場の全区域に相当する環境地
図の表現である。例えば、環境地図は区域の構造物を含
む。動的な更新情報または地表地図32は、実時間で表
示可能であり、フロントショベル80の操作手が表示上
で利用することができる。表示器からの情報を使用して
操作手は、効率的に監視でき、フロントショベル80の
手動制御と作動とを命令する。位置発見システム、及び
/又は、ローカル・デジタルコンピュータは、地表がフ
ロントショベル80または他の移動式地形変更機械によ
って改良を受けている時、地表地図を動的に更新する手
段の一例である。
The front shovel 80 is equipped with a position finding system (not shown) that can determine the position with high accuracy. In particular, the front shovel 80 can be equipped with a DGPS receiver (not shown) located on the front shovel 80. Other location systems such as GPS / laser combinations or radar may also be used. The position coordinates of the front shovel 80 in the work site 70 are obtained when the front shovel 80 moves on the work site 70. These coordinates can be calculated in real time to determine the position and path of the front shovel 80 or can be provided as a series of discrete points so that the ground map 32 of the work site 70 can be dynamically updated. . Further, the front shovel 80 also includes a local digital computer (also shown) having a display (not shown) for storing the digitized model of the work site 70 before the change and the target terrain of the work site 70 after the change is completed. (Not shown). The digitized model is also a representation of an environmental map of the ground map 32 or corresponding to the entire area of the work site to be changed. For example, the environmental map includes the structure of the area. The dynamic update information or the ground map 32 can be displayed in real time and can be used by the operator of the front shovel 80 on the display. Using information from the display, the operator can efficiently monitor and command manual control and operation of the front shovel 80. A location system and / or a local digital computer is an example of a means for dynamically updating a ground map as the ground is being modified by a front shovel 80 or other mobile terrain modification machine.

【0053】それに加えて、または代わりとして、動的
更新情報は、様々なポンプ、バルブ、油圧シリンダ、モ
ータ/操縦機構、及び、土地改良機械に付随する他の制
御装置を持つ電気油圧制御システムのような自動機械制
御システムに対して準備できる。電気油圧制御は、機械
作業を最小化し、性能を最大化し、そして、操作手によ
る動作が例えば機械に過負荷を与えた場合に手動制御を
制限するような操作手補助を準備することができる。代
替として現場更新情報は、完全に一体化された自動機械
/道具制御を準備するために使用できる。
Additionally or alternatively, the dynamic update information may be provided to an electrohydraulic control system having various pumps, valves, hydraulic cylinders, motor / steering mechanisms, and other controls associated with the land improvement machine. Ready for such automatic machine control systems. Electro-hydraulic control minimizes mechanical work, maximizes performance, and provides operator assistance to limit manual control in the event that operator action overloads the machine, for example. Alternatively, site update information can be used to prepare fully integrated automatic machine / tool control.

【0054】作業現場70に含まれる本発明の他の幾つ
かの構成要素は、作業現場70で機械の保守点検をする
保守点検トラック72と現場事務所74とである。この
実施例において、保守点検技術者は、現場事務所74に
おけるネットワークから保守点検ラップトップ76を取
り、それを保守点検トラック72のネットワークに取り
付ける能力を持ち、ラップトップはそこで移動ルータ7
8に登録する。フロントショベル80のような移動ノー
ドが保守点検を必要とする時、それは、状況メッセージ
を包含するパケットを現場事務所74に送る。パケット
は、フロントショベル80から発せられ、無線ローカル
エリア・ネットワーク82を通って作業現場70のルー
タ84に送られる。ルータ84は、データ入出力能力を
持ち、且つ、ソフトウェアを実行するコンピュータ・シ
ステム上で実行されるが、そのソフトウェアは、IPデ
ータパケットを取り扱い、目的地アドレスを求め、パケ
ットを無線広域ネットワーク86を通ってフロントショ
ベル80の既定のホームエージェントであるルータ88
に転送する。現場事務所74におけるルータ88は、パ
ケットを受け取り、その目的地アドレスを求め、パケッ
トをローカルエリア・ネットワーク(LAN)90へ転
送する。パケットがLAN90に送り出される前、ルー
タ88はパケットを、目的地アドレスとして保守点検ラ
ップトップ76の気付アドレス・ルータ78によってカ
プセルに入れ、パッケットをローカルエリア・ネットワ
ーク90に転送する。
Some other components of the present invention included in the work site 70 are a maintenance truck 72 and a field office 74 that perform machine maintenance at the work site 70. In this embodiment, the service technician has the ability to take the service laptop 76 from the network at the field office 74 and attach it to the network of service trucks 72, where the laptop is located.
Register to 8. When a mobile node, such as a front shovel 80, needs maintenance, it sends a packet containing a status message to the field office 74. The packets originate from the front shovel 80 and pass through the wireless local area network 82 to the router 84 at the work site 70. The router 84 has data input / output capabilities and runs on a computer system that executes software, which handles IP data packets, determines destination addresses, and transmits the packets over a wireless wide area network 86. Router 88 which is the default home agent of the front shovel 80
Transfer to Router 88 at field office 74 receives the packet, determines its destination address, and forwards the packet to local area network (LAN) 90. Before the packet is sent out to the LAN 90, the router 88 encapsulates the packet as a destination address by the care-of address router 78 of the maintenance laptop 76 and forwards the packet to the local area network 90.

【0055】ホームエージェント・ルータ88は、オリ
ジナル・パケットの供給源(フロントショベル80)を
求め、結合更新をフロントショベル80に送り、フロン
トショベル80に、移動ルータ78のアドレスである保
守点検ラップトップ76の現在の気付アドレスを知らせ
る。カプセル化されたパケットがローカルエリア・ネッ
トワーク90を通って保守点検ラップトップ76の外部
エージェント78へ送られる前に、ホームエージェント
・ルータ88は、パケットを再度傍受する。ホームエー
ジェントは、今度はパケットを、目的地アドレスとして
移動ルータ78の気付アドレスでカプセルに入れ、パケ
ットを広域ネットワーク86に転送する。ホームエージ
ェントは、再度フロントショベル80がパケットの最初
の供給源であることを求め、結合更新をフロントショベ
ルに送り、また、移動ルータ78の現在気付アドレスを
教える。作業現場70のルータ84は、パケットを広域
ネットワーク86から受け取り、パケットを無線ローカ
ルエリア・ネットワーク82に転送する。移動ルータ7
8は、パケットを無線ローカルエリア・ネットワーク8
2から受け取り、第1カプセルを取り外す。移動ルータ
78は、この内部パケットを正しい位置へ転送すること
を試みる。この内部パケットの目的地アドレスは、移動
ルータ78自身のアドレスであり、そのためルータ78
は、代わりに、内部カプセルを取り除くことによりそれ
自身で内部パケットを処理し、パケットを保守点検ラッ
プトップ76に転送する。保守点検ラップトップ76は
パケットを受け取り、フロントショベル80に返答す
る。パケットは、最初に保守点検ラップトップ76の既
定ルータである移動ルータ78に送られる。無線ローカ
ルエリア・ネットワーク82の仲間同士の通信能力を使
用して移動ルータ78は、パケットを直接フロントショ
ベル80に、無線ローカルエリア・ネットワーク82を
使用して転送する。
The home agent router 88 determines the source of the original packet (front shovel 80), sends a binding update to the front shovel 80, and sends it to the front shovel 80, where the maintenance and inspection laptop 76 is the mobile router 78 address. The current care-of address. Before the encapsulated packet is sent through the local area network 90 to the foreign agent 78 of the maintenance laptop 76, the home agent router 88 intercepts the packet again. The home agent then encapsulates the packet with the care-of address of the mobile router 78 as the destination address and forwards the packet to the wide area network 86. The home agent again asks the front shovel 80 to be the first source of packets, sends a binding update to the front shovel, and also tells the mobile router 78 the current care-of address. Router 84 at work site 70 receives the packet from wide area network 86 and forwards the packet to wireless local area network 82. Mobile router 7
8 transmits the packet to the wireless local area network 8
2 and remove the first capsule. The mobile router 78 attempts to forward this internal packet to the correct location. The destination address of this internal packet is the address of the mobile router 78 itself, and
Instead, it processes the internal packet itself by removing the internal capsule and forwards the packet to the maintenance laptop 76. The maintenance laptop 76 receives the packet and replies to the front shovel 80. The packet is first sent to the mobile router 78, which is the default router for the maintenance laptop 76. Using the communication capabilities of the peers of the wireless local area network 82, the mobile router 78 forwards the packet directly to the front shovel 80 using the wireless local area network 82.

【0056】フロントショベル80は、パケットを受け
取り、また2つの結合更新をホームエージェント88か
ら受け取る。フロントショベル80は、結合更新をその
結合保管所に見出しを加えるため使用する。一旦フロン
トショベル80が保守点検ラップトップ76および移動
ルータ78に対する結合保管所見出しを持つと、フロン
トショベルは、結合保管所見出しが期限切れになるま
で、経路最適化を使ってパケットを送ることができる。
フロントショベル80は、最初にその結合保管所を調
べ、次にパケットは、移動ルータ78のアドレスである
保守点検ラップトップ76の気付アドレスを目的地アド
レスとして使用することによりカプセルに入れられる。
フロントショベル80は、再度その結合保管所に、今度
は移動ルータ78に対する見出しを見つける。パケット
は、移動ルータ78の気付アドレスを目的地アドレスと
して使い、2度目のカプセルに入れられる。パケットは
次に、無線ローカルエリア・ネットワーク82に送られ
る。ローカルエリア・ネットワーク82の仲間同士の能
力を使用して、パケットは、直接移動ルータ78へ送ら
れる。移動ルータ78は、無線ローカルエリア・ネット
ワーク82を使用してパケットを受け取り、第1カプセ
ルを取り除く。移動ルータ78は、この内部パケットを
正しい位置へ転送することを試みる。この内部パケット
の目的地アドレスは、移動ルータ78自身のアドレスで
あり、そのためルータ78は、代わりに、内部カプセル
を取り除くことによりそれ自身で内部パケットを処理
し、パケットを保守点検ラップトップ76に転送する。
保守点検ラップトップ76はパケットを受け取り、フロ
ントショベル80に返答する。パケットは、最初に保守
点検ラップトップの既定ルータである移動ルータ78に
送られる。ローカルエリア・ネットワーク82の仲間同
士の能力を使用して移動ルータ78は、パケットを直接
フロントショベル80に、無線ローカルエリア・ネット
ワーク82を使用して転送する。フロントショベル80
は、パケットを受け取る。
Front shovel 80 receives the packet and receives two binding updates from home agent 88. Front shovel 80 uses binding updates to add headings to its binding repository. Once the front shovel 80 has a combined repository headline for the service laptop 76 and the mobile router 78, the front shovel can send packets using route optimization until the combined repository headline expires.
The front shovel 80 first looks up its binding repository, then the packet is encapsulated by using the care-of address of the maintenance laptop 76, which is the address of the mobile router 78, as the destination address.
Front shovel 80 again finds its heading for mobile router 78 in its binding repository. The packet is encapsulated a second time using the care-of address of the mobile router 78 as the destination address. The packet is then sent to wireless local area network 82. Using the peer-to-peer capabilities of the local area network 82, the packet is sent directly to the mobile router 78. The mobile router 78 receives the packet using the wireless local area network 82 and removes the first capsule. The mobile router 78 attempts to forward this internal packet to the correct location. The destination address of this internal packet is the address of the mobile router 78 itself, so the router 78 instead processes the internal packet itself by removing the internal capsule and forwards the packet to the maintenance laptop 76. I do.
The maintenance laptop 76 receives the packet and replies to the front shovel 80. The packet is first sent to the mobile router 78, which is the default router for the maintenance laptop. Using the peer-to-peer capabilities of the local area network 82, the mobile router 78 forwards the packet directly to the front shovel 80 using the wireless local area network 82. Front shovel 80
Receives the packet.

【0057】フロントショベル80が保守点検ラップト
ップ76および移動ルータ78に対する結合更新を持っ
ているので、パケットは、もはや広域ネットワーク86
に経路指定されない。これは、ネットワークの施設機器
を効率的に利用し、低速広域ネットワークの使用を最小
限にする。前記の実施例において、フロントショベル8
0の経路最適化ソフトウェアは、パケットを直接保守点
検ラップトップ76に送るために、2回のカプセル化を
実行する必要があることに注意すべきである。
Because the front shovel 80 has a binding update to the maintenance laptop 76 and the mobile router 78, the packets are no longer in the wide area network 86.
Not routed to This makes efficient use of the network's facility equipment and minimizes the use of low speed wide area networks. In the above embodiment, the front shovel 8
It should be noted that the zero route optimization software needs to perform two encapsulations to send the packet directly to the maintenance laptop 76.

【0058】上記で説明された実施例は、1つの作業現
場70のみを含んでいたが、しかし、本発明は、多数の
作業現場および各作業現場において多数の機械を網羅す
るように実行されることが可能である。更に、多数の機
械が用いられる時、各々の機械に付随する個々の表示器
に更新情報を表示させることも可能である。表示器は、
機械の何れか、又は、両方から見れるような地表地図3
2を動的に更新する能力を持つ。それに加えて、多数の
機械が使用される時、地表地図32の更新に応答して通
信信号の伝播モデルを動的に更新することも更に可能で
ある。本発明の他の態様、対象、及び、利点は、図面、
開示、及び、別記請求項を参照することによって得るこ
とができる。
Although the embodiment described above included only one work site 70, the invention is implemented to cover multiple work sites and multiple machines at each work site. It is possible. Further, when multiple machines are used, it is possible to display the updated information on individual indicators associated with each machine. The display is
Ground map 3 as seen from either or both machines
2 has the ability to update dynamically. In addition, when multiple machines are used, it is further possible to dynamically update the communication signal propagation model in response to updating the ground map 32. Other aspects, objects, and advantages of the invention are described in the drawings,
It can be obtained by reference to the disclosure and the appended claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】モバイルIPの基本構成を示す機能ブロック図
である。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a basic configuration of a mobile IP.

【図2】パケットのトンネリングを持つモバイルIPの
基本構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a basic configuration of Mobile IP having packet tunneling.

【図3】経路最適化をしないパケット経路指定を示す機
能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating packet routing without route optimization.

【図4】経路最適化をするパケット経路指定を示す機能
ブロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating packet routing for route optimization.

【図5】ローカルおよび広域無線ネットワークの受信可
能範囲の一例を示す概観図である。
FIG. 5 is an overview diagram showing an example of a coverage area of a local and wide area wireless network.

【図6】本発明の切換システム構造の機能ブロック図で
ある。
FIG. 6 is a functional block diagram of the switching system structure of the present invention.

【図7】モデル・デーモンが切換決定をするために用い
るステートマシンの図である。
FIG. 7 is a diagram of a state machine used by a model daemon to make a switching decision.

【図8】位置に基づく予測の一例を示す流れ図である。FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of prediction based on a position.

【図9】地表地図の概観図である。FIG. 9 is a schematic view of a ground surface map.

【図10】本発明の切換システム用のステートマシンの
図である。
FIG. 10 is a diagram of a state machine for the switching system of the present invention.

【図11】本発明の切換システム用のグラフィック・ユ
ーザ・インタフェースの図である。
FIG. 11 is a diagram of a graphic user interface for the switching system of the present invention.

【図12】本発明を利用できるような作業現場の図であ
る。
FIG. 12 is a diagram of a work site where the present invention can be used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R1 外部エージェント R2 Mのホームエージェント S 通信ノード M 移動ノード R1 Foreign agent R2 M's home agent S Communication node M Mobile node

フロントページの続き (72)発明者 バーナード ジェイ ベニントン アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 15217 ピッツバーグ ビーチウッド ブ ールヴァード 2044 (72)発明者 ダニエル ディー スタンシル アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 16046 マーズ ウェストミンスター ド ライヴ 125 (72)発明者 ディヴィッド ビー ジョンソン アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 15217 ピッツバーグ ベルロック スト リート 1220Continued on the front page (72) Inventor Bernard Jay Bennington United States of America Pennsylvania 15217 Pittsburgh Beachwood Boulevard 2044 (72) Inventor Daniel dee Stansill United States of America Pennsylvania 16046 Mars Westminster de Live 125 (72) Inventor David Bee Johnson United States of America Pennsylvania State 15217 Pittsburgh Bell Rock Street 1220

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地表の地形を変更する土木工事作業を受
けている区域における通信信号の伝播モデルを動的に更
新する方法であって、 前記区域の地表地図を前記土木工事作業の関数として動
的に更新する段階と、 前記地表地図の更新に応答して前記伝播モデルを動的に
更新する段階とを含むことを特徴とする方法。
1. A method for dynamically updating a communication signal propagation model in an area that is undergoing civil engineering work that changes the terrain on the ground, comprising: moving a ground map of the area as a function of the civil engineering work. Updating the propagation model dynamically in response to updating the ground map.
【請求項2】 前記区域の構造物を含む、前記区域の環
境地図を動的に更新する段階を更に含むことを特徴とす
る請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, further comprising dynamically updating an environmental map of the area, including a structure of the area.
【請求項3】 前記構造物は静止構造物であることを特
徴とする請求項2に記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the structure is a stationary structure.
【請求項4】 前記構造物が移動構造物であることを特
徴とする請求項2に記載の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the structure is a moving structure.
【請求項5】 前記伝播モデルに基づき将来の時点での
位置における通信の品質を予測する段階を更に含むこと
を特徴とする請求項1に記載の方法。
5. The method of claim 1, further comprising predicting communication quality at a future point in time based on the propagation model.
【請求項6】 前記地表地図の操作手用表示を準備する
段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方
法。
6. The method of claim 1, further comprising the step of providing an operator display of the surface map.
【請求項7】 地表の地形を変更可能な移動式地形変更
機械にさらされている区域において通信信号の伝播モデ
ルを動的に更新する装置であって、 前記移動式地形変更機械による変更を受けている前記地
表の以前の地表を表す地表地図を記憶する手段と、 前記地表が前記移動式土地改良機械による変更を受けて
いる時に前記地表地図を動的に更新する手段と、 前記地表地図の更新に応答して前記伝播モデルを動的に
更新する手段とを含むことを特徴とする装置。
7. An apparatus for dynamically updating a communication signal propagation model in an area exposed to a mobile terrain changing machine capable of changing the terrain on the surface, wherein the communication signal propagation model receives a change by the mobile terrain changing machine. Means for storing a surface map representing a previous surface of said surface, said means for dynamically updating said surface map when said surface is being modified by said mobile land improvement machine, Means for dynamically updating said propagation model in response to an update.
【請求項8】 第2の移動式地形変更機械と、 前記地表が前記第2の移動式地形変更機械による変更を
受けている時に前記地表地図を動的に更新する手段とを
更に含むことを特徴とする請求項7に記載の装置。
8. The system further comprising: a second mobile terrain changing machine; and means for dynamically updating the ground map when the ground is being changed by the second mobile terrain changing machine. The device according to claim 7, characterized in that:
【請求項9】 前記地表地図が前記第2の移動式地形変
更機械による変更を受けている時に、前記地表地図の更
新に応答して前記伝播モデルを動的に更新する手段を更
に含むことを特徴とする請求項8に記載の装置。
9. The system further comprising: means for dynamically updating the propagation model in response to updating the surface map when the surface map is being modified by the second mobile terrain modifying machine. The device according to claim 8, characterized in that:
【請求項10】 前記移動式地形変更機械の速度および
移動方向の関数として得られた前記移動式地形変更機械
の予測位置に基づき、将来の時点における前記通信信号
の品質を予測する手段を更に含むことを特徴とする請求
項7に記載の装置。
10. The mobile terrain modifying machine further includes means for predicting the quality of the communication signal at a future point in time based on the predicted location of the mobile terrain modifying machine as a function of speed and direction of travel. The apparatus according to claim 7, characterized in that:
【請求項11】 前記移動式地形変更機械の予測位置に
おける通信信号の以前の品質に基づき、将来の時点での
位置における前記通信信号の品質を予測する手段を更に
含むことを特徴とする請求項7に記載の装置。
11. The apparatus of claim 11, further comprising means for predicting the quality of the communication signal at a future point in time based on a previous quality of the communication signal at the predicted location of the mobile terrain changing machine. An apparatus according to claim 7.
【請求項12】 前記地表の前記地形を変更する第1お
よび第2の土木工事機械にさらされている区域において
通信信号の伝播モデルを動的に更新する方法であって、 前記区域の地表地図を前記第1および第2の土木工事機
械の関数として動的に更新する段階と、 前記地表地図の更新に応答して前記伝播モデルを動的に
更新する段階とを含むことを特徴とする方法。
12. A method for dynamically updating a communication signal propagation model in an area exposed to first and second civil engineering machines that alter the terrain on the surface, the method comprising: Dynamically updating as a function of the first and second civil engineering machines; and dynamically updating the propagation model in response to updating the surface map. .
【請求項13】 前記地表の前記地形を変更する第1お
よび第2の土木工事機械にさらされている区域において
通信信号の伝播モデルを動的に更新する装置であって、 前記区域の地表地図を前記第1および第2の土木工事機
械の関数として動的に更新する手段と、 前記地表地図の更新に応答して前記伝播モデルを動的に
更新する手段とを含むことを特徴とする装置。
13. An apparatus for dynamically updating a communication signal propagation model in an area exposed to first and second civil engineering machines that alters the terrain on the surface, the apparatus comprising: a ground map of the area. Dynamically updating as a function of the first and second civil engineering machines; and a means for dynamically updating the propagation model in response to updating the surface map. .
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