JP2003219472A - 通信システム及び通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ネットワーク上に流出する制御用のパケットの
量を削減し、ネットワーク帯域が圧迫される事態や、電
波干渉、パケット衝突の問題を回避する。 【解決手段】本発明の通信システム及び方法では、ＧＮ
１による集中制御方式が採用されており、ＭＮ２よりＧ
Ｎ１に対して通信要求がなされた場合には、ＧＮ１はＮ
Ｎ−ＤＢ４、資源管理ＤＢ５を参照しつつ、当該ＭＮ２
の通信ルートを計算する。通信モードとしては、制御デ
ータは制御モード（マクロセル、低速伝送）でシングル
ホップ通信され、ユーザデータはデータ通信モード（マ
イクロセル、高速伝送）でマルチホップ通信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば無線マルチ
ホップ通信におけるルーチング制御に係り、特に外部ネ
ットワークに接続された固定局であるゲートウェイノー
ド（Gateway Node以下、ＧＮと称する）を配置し、マク
ロセルである制御モードとマイクロセルであるデータ通
信モードとを適宜使い分けるハイブリッド通信方式を用
いた集中制御方式の通信システム及び通信方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、無線マルチホップ通信におけるル
ーチング制御では、各ノードのセル半径は固定とされて
おり、通信システム内では、各ノードにより自律的にル
ーチングが行われている。ここで、このようなルーチン
グ制御における主なプロトコルには、例えばＡＯＤＶ
（Ad-hoc On-Demand Vector Routing）やＤＳＲ（Dynam
icSource Routing）等の如きものがある。そして、これ
らプロトコルでは、ネットワーク内に存在する移動局で
あるモバイルノード（Mobile Node 以下、ＭＮと称す
る）により隣接情報が把握されて、自律的にルーチング
制御がなされる。

【０００３】より具体的には、先ず、送信元のＭＮより
ルート要求（Route Request 以下、ＲＲＥＱと称す
る）パケットがブロードキャストされる。そして、この
ＲＲＥＱパケットが宛先のＭＮにより受信されると、こ
の宛先のＭＮよりルート応答パケット（Route Reply
以下、ＲＲＥＰと称する）がユニキャストで送信元のＭ
Ｎに向けて返信される。こうして、宛先のＭＮからのＲ
ＲＥＰパケットが、送信元のＭＮにて受信されること
で、一連のルーチング制御が完結される。

【０００４】尚、このルーチング制御は、固定局である
ＧＮを配置した従来型のシステムについても同様である
といえる。それは、従来型では、ＧＮはＭＮと略同等の
機能を有しているにすぎず、その役割は、ネットワーク
規模の拡張や外部ネットワークとの接続等にのみあり、
ネットワーク上の制御にはないからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、無線通信では、電波干渉やパケット衝突が起ること
によりネットワーク全体の伝送帯域が狭くなることが知
られている。

【０００６】特に、上述のような無線マルチホップ通信
を行う場合には、送信元のノードよりＲＲＥＱパケット
がブロードキャストされ、ルーチング制御用のパケット
がネットワーク上に大量に流出されることになる。その
結果、ネットワーク帯域が圧迫されることになる。更
に、端末数が増加すると、制御用のパケットのオーバー
ヘッドが大きくなり、電波干渉やパケット衝突が急激に
増加し、ルート制御が複雑になり、事実上通信不可能な
状態に陥りやすい。また、前述したような従来技術で
は、有限資源である無線リソースを無駄に消費している
ことから、無線リソースを効率良く活用して制御パケッ
ト量を削減することも嘱望されている。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、制御用のパケット、実デ
ータのパケットの通信条件を通信モードにより差別化し
たＧＮによる集中制御方式を採用することで、ネットワ
ーク上に流出する制御用のパケットの量を削減し、ネッ
トワーク帯域が圧迫される事態や、電波干渉、パケット
衝突の問題を回避することにある。更に、ＧＮによる集
中制御方式を採用して該ＧＮに隣接情報を把握させるこ
とで、各ＭＮ間での自律的なルート構築を不要とするこ
とにある。また、ＧＮにネットワーク上の資源管理情報
を把握させ、有限であるネットワーク資源を効率的に使
用することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様は、少なくとも移動局と固定局
とが無線ネットワークを介して通信自在とされた通信シ
ステムにおいて、隣接情報を記憶する第１データベース
を備え、当該第１データベースに蓄積されている隣接情
報を定期的に固定局に送信する移動局と、所定範囲内に
存在する全ての移動局の隣接情報を記憶する第２データ
ベースと資源情報を記憶する第３データベースとを備
え、上記移動局から送信される隣接情報により当該第２
データベースの記憶内容を更新する固定局と、を有し、
上記移動局より固定局に対して通信要求がなされた場合
には、当該固定局は上記第２及び第３データベースを参
照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算することを特
徴とする。

【０００９】そして、本発明の第２の態様に係る通信シ
ステムでは、上記移動局及び固定局は、通信モードとし
て、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセルに
対応した第２モードとを使い分け、制御データは第１モ
ードでシングルホップ通信し、当該制御データよりも通
信一回当たりの情報量が多いデータは第２モードでマル
チホップ通信する、ことを更なる特徴とする。

【００１０】さらに、本発明の第３の態様に係る通信シ
ステムでは、上記移動局より通信要求を受けた固定局
は、当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局で
ある場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を
介さない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコ
ストの小さい通信ルートを選択することで通信ルートを
決定し、一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己
の隣接局でない場合には、固定局を介する通信ルートの
みを計算し、通信ルートを決定する、ことを更なる特徴
とする。

【００１１】また、本発明の第４の態様に係る通信シス
テムでは、上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲に存
在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくとも含
んでおり、上記資源情報は、ネットワーク資源及びその
使用の有無に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも
含んでいる、ことを更なる特徴とする。

【００１２】そして、本発明の第５の態様では、少なく
とも、隣接情報を記憶する第１データベースを備えた移
動局と、所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報
を記憶する第２データベースと資源情報を記憶する第３
データベースとを備えた固定局とが、無線ネットワーク
を介して通信自在とされた通信システムによる通信方法
において、上記移動局が上記第１データベースに蓄積さ
れている隣接情報を定期的に固定局に送信すると、当該
固定局が上記移動局から送信される隣接情報により当該
第２データベースの記憶内容を更新し、上記移動局が固
定局に対して通信要求をなした場合には、当該固定局が
上記第２及び第３データベースを参照しつつ、当該移動
局の通信ルートを計算する、ことを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明の第６の態様に係る通信方
法では、上記移動局及び固定局は、通信モードとして、
マクロセルに対応した第１モードとマイクロセルに対応
した第２モードとを使い分け、制御データは第１モード
でシングルホップ通信して、当該制御データよりも通信
一回当たりの情報量が多いデータは第２モードでマルチ
ホップ通信する、ことを更なる特徴とする。

【００１４】また、本発明の第７の態様に係る通信方法
では、上記移動局より通信要求を受けた固定局は、当該
移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である場合
には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さない
通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコストの小
さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定し、
一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局
でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算
し、通信ルートを決定する、ことを更なる特徴とする。

【００１５】そして、本発明の第８の態様に係る通信方
法では、上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲に存在
する他の移動局に係るノード識別情報を少なくとも含ん
でおり、上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使
用の有無に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含
んでいる、ことを更なる特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１７】先ず、図１には、本発明の一実施の形態に
係る通信システムの概念図を示し説明する。この図１に
示されるように、本実施の形態に係る通信システムは、
無線マルチポップ通信におけるルーチング制御に特徴を
有するものであり、固定局であるＧＮ１と移動局である
ＭＮ２（２ａ，２ｂ…）とを有している。そして、ＭＮ
２（２ａ，２ｂ…）は、隣接ノードデータベース（Neig
hbor Nodeデータベース 以下、ＮＮ−ＤＢと称する）
３（３ａ，３ｂ…）を備えている。更に、ＧＮ１は、自
セルに属する全ＭＮ２ａ，２ｂ…に対応したＮＮ−ＤＢ
４と資源管理データベース（以下、資源管理ＤＢと称す
る）５とを備えている。

【００１８】尚、請求項記載の第１データベースは上記
ＮＮ−ＤＢ３に相当し、第２データベースは上記ＮＮ−
ＤＢ４に相当し、第３データベースは上記資源管理ＤＢ
５に相当する。但し、この関係に限定されるものではな
い。

【００１９】上記ＭＮ２ａ，２ｂ…としては、移動する
無線端末等を想定している。ＧＮ１としては、有線で相
互に接続された固定無線端末であって、インターネット
等の既存ネットワークとも接続される端末等を想定して
いる。いずれも、双方向無線リンクで通信を行うもので
あり、その詳細は後述するが、制御モードとデータ通信
モードといった二つの通信モードを有している点に特徴
の一つがある。

【００２０】ここで、ＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…には、各
ＭＮ２ａ，２ｂ…のノードＩＤと隣接するＭＮ２ａ，２
ｂ…のノードＩＤ、受信電力等の情報（以下、「隣接情
報」と称する）が蓄積されている。各ＭＮ２ａ，２ｂ…
は、詳細は後述する所謂「Ｈｅｌｌｏプロトコル」によ
り、隣接するＭＮ２ａ，２ｂ…のデータを定期的に取得
し、当該取得データによりＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…の内
容を更新する。

【００２１】また、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４には、自セル
に属する全ＭＮ２ａ，２ｂ…の隣接情報が蓄積されてい
る。このＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４は、他のＧＮからも参照
することが可能となっており、更に、その内容は、ＭＮ
２ａ，２ｂ…からのアップデート情報に基づいて定期的
に更新されるようになっている。

【００２２】一方、ＧＮ１の資源管理ＤＢ５には、ネッ
トワーク資源（周波数、使用ｃｈや符号等）、使用の有
無、使用者ＩＤ等の情報（以下、これらを「資源情報」
と称する）が蓄積されている。この資源管理ＤＢ５は、
他のＧＮからも参照することが可能となっている。そし
て、この資源管理ＤＢ５の内容は、例えばネットワーク
資源の使用状況が変化する度に、更新されるようになっ
ている。

【００２３】そして、本通信システムは、通信モードと
して、低速伝送、マクロセルに対応した制御モードと、
高速伝送、マイクロセルに対応したデータ通信モードと
を使い分けるハイブリッド方式を採用している。

【００２４】かかるハイブリッド方式の下、制御データ
は制御モードでシングルホップ通信して、ユーザデータ
はデータ通信モードでマルチホップ通信する。

【００２５】これにより、本実施の形態では、ネットワ
ーク上に流出する制御パケット量を削減し、且つ一定量
に抑えることを可能としている。

【００２６】また、ＧＮ１と各ＭＮ２ａ，２ｂ…には、
詳細は後述するが、Ｈｅｌｌｏプロトコル、ルート構築
アルゴリズムが実装されており、Ｈｅｌｌｏ間隔、隣接
情報のアップデート間隔は、各ＭＮ２ａ，２ｂ…にて予
め記憶されている。

【００２７】ＭＮ２ａ，２ｂ…よりルート要求があった
場合は、ＧＮ１では、その時点でルート構築アルゴリズ
ムに従ってルーチング制御が行われることになる。

【００２８】尚、本実施の形態に係る通信システム及び
方法では、双方向通信を前提としており、制御モード時
はシングルホップ通信のみ、データ転送モード時はマル
チホップ通信も可能としている。また、使用帯域幅を変
化させることで、セル半径の異なる二つの通信モードを
実現している。若しくは、例えば、サブキャリア変調方
式、多値数／符号化率を変化させることで伝送速度とセ
ル半径を変化させる可変速度技術を用いているが、これ
らに限定されるものではない。

【００２９】次に、図２を参照して、ＮＮ−ＤＢ３ａ，
３ｂ…，４について更に詳述する。

【００３０】図２（ａ）はＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…のフ
ォーマットの一例を示しており、図２（ｂ）はＮＮ−Ｄ
Ｂ４のフォーマットの一例を示している。

【００３１】先ず、図２（ａ）に示されるように、ＭＮ
２ａ，２ｂ…のＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…は、隣接情報と
して隣接するＭＮａ，２ｂ…のノードＩＤ（Neighbor N
ode[1]…[n]）と、その受信電力Ｐ1…Ｐnが蓄積される
ようなフォーマットとなっている。さらに、図２（ｂ）
に示されるように、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４は、自セル内
の全てのＭＮ（Mobile Node[1]…[m]）に隣接するＭＮ
のノードＩＤ（MobileNode[1]…[s]，…，Mobile Node
[1]…[t]）と、その受信電力Ｐ1-1…Ｐ1-s，…，Ｐm-1
…Ｐm-tが蓄積されるようなフォーマットとなってい
る。

【００３２】ここで、図２（ｃ）に示されるように、Ｇ
Ｎ１のセル内に６つのＭＮ２ａ−２ｆが存在する場合を
想定して更に詳述する。尚、図中、破線で示した範囲
は、その中心に示されているＭＮ２ａ−２ｆの隣接範囲
を意味している。

【００３３】この場合には、ＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ３ａ
には、隣接情報としてＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆのノードＩ
Ｄと各受信電力Ｐ2a-2d，Ｐ2a-2e，Ｐ2a-2fが蓄積され
ている（図３（ａ）参照）。ＭＮ２ｂのＮＮ−ＤＢ３ｂ
には、隣接情報としてＭＮ２ｆのノードＩＤと受信電力
Ｐ2b-2fが蓄積されている（図３（ｂ）参照）。ＭＮ２
ｃのＮＮ−ＤＢ３ｃには、隣接情報としてＭＮ２ｆのノ
ードＩＤと受信電力Ｐ2c-2fが蓄積されている（図３
（ｃ）参照）。ＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ３ｄには、隣接情
報としてＭＮ２ａ，２ｅのノードＩＤと各受信電力Ｐ2d
-2a，Ｐ2d-2eが蓄積されている（図３（ｄ）参照）。Ｍ
Ｎ２ｅのＮＮ−ＤＢ３ｅには、隣接情報としてＭＮ２
ａ，２ｄのノードＩＤと各受信電力Ｐ2e-2a，Ｐ2e-2dが
蓄積されている（図３（ｅ）参照）。ＭＮ２ｆのＮＮ−
ＤＢ３ｆには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｂ，２ｃの
ノードＩＤと各受信電力Ｐ2f-2a，Ｐ2f-2b，Ｐ2f-2cが
蓄積されている（図３（ｆ）参照）。そして、ＧＮ１の
ＮＮ−ＤＢ４には、全てのＭＮ２ａ−２ｆの隣接情報
（ノードＩＤ、各受信電力）が蓄積されている（図３
（ｇ）参照）。

【００３４】次に、図４を参照して、ＧＮ１の資源管理
ＤＢ５について更に詳述する。

【００３５】ここでは、図４（ａ）に示される状況に対
応したＧＮ１の資源管理ＤＢ５の内容（ここでは、ｃｈ
管理を例に挙げる）を、図４（ｂ）に示して説明する。

【００３６】尚、図４（ａ）において、実線は通信中で
あることを意味し、破線は隣接関係にあることを意味し
ている。この図４（ａ）の状況では、ＭＮ２ｂ，２ｃ，
２ｆ間ではｃｈ１で通信中であり、ＭＮ２ａ，２ｄ，２
ｇ間ではｃｈｎで通信中であるが、このような情報は、
図４（ｂ）に示されるように資源管理ＤＢ５に蓄積され
管理される。尚、不使用のｃｈについては、nullとされ
る。

【００３７】このように資源管理ＤＢ５で使用周波数ｃ
ｈを管理することで、ルート通知時に各ＭＮａ，２ｂ…
へｃｈネゴシエーションを行うことも可能となる。

【００３８】以下、図５のフローチャート等を参照し
て、本発明の実施の形態に係る通信システムによるルー
チング制御について詳述する。

【００３９】尚、ここでは、特に示さない限り、ＭＮ２
ａ，２ｂ…をＭＮ２、ＮＮ−ＤＢ３ａ，３ｂ…をＮＮ−
ＤＢ３と総称して、説明を進めることにする。

【００４０】本発明の実施の形態では、無線マルチホッ
プネットワークにおいて、ＮＮ−ＤＢ４の隣接情報と資
源管理ＤＢ５の資源情報とを利用したＧＮ１による集中
制御方式によるルーチング制御を行うことで、無線リソ
ースを有効に活用し、ネットワーク上に流れる制御パケ
ット量を削減している点に特徴の一つがある。

【００４１】以下、これをふまえて、ルーチング制御に
つき詳述する。

【００４２】さて、ＭＮ２が使用可能な状態になると
（ステップＳ１）、ネットワークに接続されたＭＮ２が
最初に行うことはＧＮ１の探索である（ステップＳ
２）。

【００４３】このＧＮ１の探索には、図６に示されるよ
うな二つの方法がある。

【００４４】即ち、一つの方法は、ゲートウェイ広告
（G-Advertisement 以下、Ｇ広告と称する）を用いる
方法である。この方法では、ＧＮ１はブロードキャスト
でＧ広告を定期的に送信する。そして、ネットワークに
接続されたＭＮ２は、定期的に送信されるＧ広告の有無
によりＧＮ１の存在を確認することになる。

【００４５】一方、他の方法は、ゲートウェイ要請（G-
Solicitation 以下、Ｇ要請と称する）を用いる方法で
ある。即ち、本方法では、ＭＮ２は所望とするタイミン
グでＧ要請を送信する。そして、Ｇ要請を受け取ったＧ
Ｎ１は即座にＧ広告を送信する。こうして、ネットワー
クに接続されたＭＮ２は、このＧ広告によりＧＮ１の存
在を確認することになる。このように、後者の方法で
は、ＭＮ２はＧ広告を待たずして、即座にゲートウェイ
探索を行うことができる。

【００４６】さて、こうしてＭＮ２によりＧＮ１が探索
されて、その存在が確認されると（ステップＳ３）、次
いでＭＮ２はＨｅｌｌｏプロトコルにより隣接情報を調
査し、ＧＮ１へ隣接情報を定期的にアップデートする
（ステップＳ４乃至Ｓ６）。

【００４７】ここで、図７のフローチャートを参照し
て、このＨｅｌｌｏプロトコルについて更に詳細に説明
する。尚、ここでは、説明の便宜上、２つのＭＮ２ａ，
２ｂ間でＨｅｌｌｏプロトコルによる処理が成される場
合を想定している。

【００４８】先ず、ＭＮ２ｂがアクティブ化される直
前、ＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ｂに送信される。そし
て、ＭＮ２ｂがブートされると、ＭＮ２ｂより空のＨｅ
ｌｌｏパケットがＭＮ２ａに送信される。ＭＮ２ａで
は、このＭＮ２ｂからのＨｅｌｌｏパケットによりＭＮ
２ｂからの受信が可能であることが認識される。

【００４９】そして、ＭＮ２ａより、ＭＮ２ｂをリスト
したＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ｂに送信される。ＭＮ
２ｂでは、このＨｅｌｌｏパケットを受信することで、
ＭＮ２ａにより自分の存在が認識されたことが確認され
る。そして、ＭＮ２ｂより、ＭＮ２ａをリストしたＨｅ
ｌｌｏパケットがＭＮ２ａに送信される。

【００５０】こうして、ＭＮ２ａでは、このＨｅｌｌｏ
パケットを受信することで、ＭＮ２ｂにより自分の存在
が認識されたことが確認される。そして、ＭＮ２ａよ
り、ＭＮ２ｂをリストしたＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２
ｂに送信される。

【００５１】以下、図８乃至図１１を参照して、上記一
連の処理を更に詳述する。

【００５２】尚、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０
（ａ）、図１１（ａ）において破線で示した円形の範囲
は、その中心に位置するＭＮ２ａ乃至２ｆの隣接範囲を
意味する。

【００５３】先ず、初期状態においては（図８（ａ）参
照）、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４には、自セル内の全ＭＮ２
ｂ−２ｆの隣接情報（ノードＩＤ、受信電力）が蓄積さ
れている（図８（ｂ）参照）。本例では、ＧＮ１のＮＮ
−ＤＢ４より、ＭＮ２ｂの隣接範囲に位置するのはＭＮ
２ｆ、ＭＮ２ｃの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｆ、Ｍ
Ｎ２ｄの隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｅ、ＭＮ２ｅの
隣接範囲に位置するのはＭＮ２ｄ、ＭＮ２ｆの隣接範囲
に位置するのはＭＮ２ｃ，２ｂであることが判る。

【００５４】そして、ＭＮ２ａがブートした場合を想定
すると、当該ＭＮ２ａよりＨｅｌｌｏパケットが送信さ
れることになる（図９（ａ）参照）。但し、この段階で
は、ＭＮ２ａからＧＮ１に隣接情報がアップデートされ
ていないので、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４の内容は更新され
てはいない（図９（ｂ）参照）。

【００５５】さらに、上記ＭＮ２ａからのＨｅｌｌｏパ
ケットを受信した隣接範囲に位置するＭＮ２ｄ，２ｅ，
２ｆより、ＨｅｌｌｏパケットがＭＮ２ａに対して返信
されると（図１０（ａ）参照）、その内容が隣接情報と
して、ＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ３ａに蓄積される（図１０
（ｂ）参照）。そして、この隣接情報が、ＭＮ２ａによ
りＧＮ１にアップデートされると、ＧＮ１のＮＮ−ＤＢ
４にＭＮ２ａの隣接情報が新たに加えられ、更新される
ことになる（図１０（ｃ）参照）。

【００５６】上記ＭＮ２ａから送信されたＨｅｌｌｏパ
ケットがＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆにより受信されると（図
１１（ａ）参照）、ＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆのＮＮ−ＤＢ
３ｄ，３ｅ，３ｆの隣接情報が更新される（図１１
（ｂ），（ｃ），（ｄ）参照）。

【００５７】即ち、より詳細には、この例では、ＭＮ２
ｄのＮＮ−ＤＢ３ｄには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２
ｅのノードＩＤ及び各受信電力Ｐ2d-2a、Ｐ2d-2eが蓄積
されている（図１１（ｂ）参照）。そして、ＭＮ２ｅの
ＮＮ−ＤＢ３ｅには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｄの
ノードＩＤ及び各受信電力Ｐ2e-2a，Ｐ2e-2dが蓄積され
ている（図１１（ｃ）参照）。さらに、ＭＮ２ｆのＮＮ
−ＤＢ３ｆには、隣接情報としてＭＮ２ａ，２ｂ，２ｃ
のノードＩＤ及び各受信電力Ｐ2f-2a，Ｐ2f-2b，Ｐ2f-2
cが蓄積されている（図１１（ｄ）参照）。

【００５８】そして、この隣接情報が、ＭＮ２ｄ，２
ｅ，２ｆによりＧＮ１にアップデートされると、当該Ｇ
Ｎ１のＮＮ−ＤＢ４にＭＮ２ｄ，２ｅ，２ｆの隣接情報
が新たに加えられ、更新されることになる（図１１
（ｅ）参照）。

【００５９】ここで、再び、図５の説明に戻る。以上の
処理の後、ＭＮ２からの通信要求が発生した場合には
（ステップＳ７）、詳細は後述するようなルート確立ア
ルゴリズムに基づく処理が実行されることになる（ステ
ップＳ８）。

【００６０】以下、図１２のフローチャートを参照し
て、この図５のステップＳ８にて実行されるルート確立
アルゴリズムについて詳細に説明する。

【００６１】あるＭＮ２から通信要求が発生した場合に
は、通信可能なＧＮ１の存在を確認する（ステップＳ１
１）。そして、通信可能なＧＮ１が存在すれば、ＭＮ２
はＧＮ１へＳＲＲＥＱ（Source Route Request）パケッ
トを送信する（ステップＳ１２）。

【００６２】そして、このＳＲＲＥＱパケットを受信し
たＧＮ１は、宛先ノード（Destination Node 以下、Ｄ
Ｎと称する）がＮＮ−ＤＢ４に存在するか否かを確認す
る（ステップＳ１３）。尚、上記ステップＳ１１で通信
可能なＧＮ１の存在を確認できなかった場合、及び上記
ステップＳ１３でＤＮがＮＮ−ＤＢ４に存在しないと判
断された場合は、ルート確立失敗として処理される（ス
テップＳ１４）。

【００６３】一方、上記ステップＳ１３にてＤＮがＮＮ
−ＤＢ４に存在する場合には、ＧＮ１はＤＮが属するＧ
Ｎが隣接もしくは同一ＧＮであるか否かを確認する（ス
テップＳ１５）。そして、ＤＮが属するＧＮが隣接もし
くは同一ＧＮであると確認された場合には、ＧＮ１を介
するルート（Gateway Route）よりもＧＮ１を介さない
ルート（Gatewayless Route）の方が効率的な場合もあ
るので、Gateway RouteとGatewayless Routeの両方でソ
ースルート(SR；Source Route)とルートコスト（RC；Ro
ute Cost）を計算し、ＲＣの小さいルートを選択するこ
とになる（ステップＳ１６）。これに対して、上記ステ
ップＳ１５にて、ＤＮが属するＧＮが隣接もしくは同一
ＧＮではないと確認された場合には、Gateway Routeに
ついてのみ計算をして、ルートを決定する（ステップＳ
１９）。

【００６４】尚、本実施の形態の通信システム及び方法
では、ＭＮ−ＭＮ、ＭＮ−ＧＮのルート計算には、例え
ばダイクストラの最短経路アルゴリズム等を用いてい
る。但し、これは一例であって、これに限定されるもの
ではない。

【００６５】そして、ＭＮ−ＭＮのリンクコストはホッ
プ数に関係なく「１」とし、ＧＮ−ＧＮのリンクコスト
は距離に関係なく「１」としている。こうして、ＧＮ１
によりルートが決定されると、ＧＮ１は全関係ノード
（送信元ノード−宛先ノード間のソースルート）に、使
用ｃｈやソースルートを記述したＳＲＲＥＰ(Source Ro
ute Reply)パケットをＭＮ２に送信する（ステップＳ１
７）。

【００６６】このＳＲＲＥＰパケットを受信したＭＮ２
は、その情報を基に使用ｃｈを決定し、ルーチングテー
ブルを作成する（ステップＳ１８）。こうして、データ
通信モードでユーザデータが送受信される（ステップＳ
２０）。すなわち、各種パケットは、ＳＲＲＥＰパケッ
トに含まれているソースルート情報に基づいてデータ通
信モードの下、ユニキャストで通信される。尚、ＭＮ間
のルーチングアルゴリズムには既存の有線アルゴリズム
（ＲＩＰ、ＯＳＰＦ等）を用いる。

【００６７】ここで、本実施の形態による上述したよう
な「ルート確立アルゴリズム」と「ＯＳＰＦ」の隣接関
係調査（Ｈｅｌｌｏパケット）及びリンクステート情報
交換アルゴリズムの相違について述べる。

【００６８】先ず、「ＯＳＰＦ」では、代表ルータとバ
ックアップルータを設置し、各ルータの隣接情報を代表
ルータに送信し、代表ルータで収集した同一エリア上の
リンクステートを全てのルータに配布している。

【００６９】これに対して、本実施の形態に係るルート
確立アルゴリズムでは、ＧＮ（上記代表ルータに相当）
１で隣接情報を収集しているが、各ノードには隣接情報
を配布していない。そのため、全ノードのＬＳＤ（Link
State Database）の同期を取る必要がない。但し、
ＧＮ間では同期を取る必要がある。また、ＧＮ１がＬＳ
Ｄ保管のデフォルトとなるため、代表ルータを動的に決
定するアルゴリズムも必要がない。更に、ＧＮ１が無線
ネットワークのため資源情報（例えば周波数、ｃｈ、符
号等）を管理している点でも「ＯＳＰＦ」とは相違して
いる。

【００７０】以上説明したように、本実施の形態に係る
通信システムでは、ＭＮ２からの通信要求が発生した時
点で、ＧＮ１は、当該ＧＮ１が保有しているＮＮ−ＤＢ
４の隣接情報と資源管理ＤＢ５の資源情報とに基づいて
ルート計算を行い、その計算結果を全関係ノードへ送信
する。

【００７１】最後に、図１３のフローチャートを参照し
て、通信モードの切替えに係るシーケンスを詳細に説明
する。即ち、ＭＮ２による通信要求が発生すると（ステ
ップＳ３０）、ＧＮ１は通信データの種類を判別する
（ステップＳ３１）。制御データである場合には制御モ
ードに設定し（ステップＳ３２）、制御以外のデータで
ある場合にはデータ通信モードに設定する（ステップＳ
３３）。この設定により、不図示の通信モード切替えＳ
Ｗが切り替えられる（ステップＳ３４）。

【００７２】データの送受信時においては、通信モード
が判定される（ステップＳ３５）。そして、通信モード
が制御データである場合には、不図示の制御モード無線
回路を介して、制御データが送受信され（ステップＳ３
６，Ｓ３７）、通信モードがデータ通信モードである場
合には、不図示のデータ通信モード無線回路を介して、
制御以外のデータが送受信される（ステップＳ３８，Ｓ
３９）。

【００７３】以上説明した実施の形態に係る通信システ
ム及び方法では、無線マルチホップ通信において、有線
ネットワークに接続されたＧＮを設置し、通信用途に合
わせてセル半径の異なる二つの通信モードを利用する集
中制御型ルーチング方式を採用した。このようにＧＮを
定期的に設置することで、ノード密度の小さい場合でも
接続率を向上させることができ、ネットワークが大きく
なっても中継ホップ数を一定回数に抑えることができ
る。また、二つの通信モードを利用した集中制御方式と
することで、制御パケット量を定量的にし、発呼からリ
ンク確立までの遅延時間を短縮することも可能としてい
る。

【００７４】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を
逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能である。

【００７５】例えば、上記隣接情報、資源情報として記
憶される情報は、上述したものに限定されるものではな
いことは勿論である。

【００７６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
制御用のパケット、実データのパケットの通信条件を通
信モードにより差別化したＧＮによる集中制御方式を採
用することで、ネットワーク上に流出する制御用のパケ
ットの量を削減し、ネットワーク帯域が圧迫される事態
や、電波干渉、パケット衝突の問題を回避する通信シス
テム及び通信方法を提供することができる。更に、ＧＮ
による集中制御方式を採用し、ＧＮに隣接情報を把握さ
せることで、各ＭＮ間での自律的なルート構築を不要と
する通信システム及び通信方法を提供することができ
る。また、ＧＮにネットワーク上の資源管理情報を把握
させ、有限であるネットワーク資源を効率的に使用する
通信システム及び通信方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る通信システムの概
念図である。

【図２】（ａ）はＭＮ２のＮＮ−ＤＢ３のフォーマット
を示す図、（ｂ）はＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４のフォーマッ
トを示す図、（ｃ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す
図、である。

【図３】（ａ）はＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ３ａの内容を示
す図、（ｂ）はＭＮ２ｂのＮＮ−ＤＢ３ｂの内容を示す
図、（ｃ）はＭＮ２ｃのＮＮ−ＤＢ３ｃの内容を示す
図、（ｄ）はＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ３ｄの内容を示す
図、（ｅ）はＭＮ２ｅのＮＮ−ＤＢ３ｅの内容を示す
図、（ｆ）はＭＮ２ｆのＮＮ−ＤＢ３ｆの内容を示す
図、（ｇ）はＧＮ１のＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図、で
ある。

【図４】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係及び通信関
係を示す図であり、（ｂ）は資源管理ＤＢ５の内容を示
す図である。

【図５】本実施の形態に係る通信システムによるルーチ
ング制御についてのフローチャートである。

【図６】ＧＮ１の探索に係る二つの方法を説明するため
の図である。

【図７】Ｈｅｌｌｏプロトコルについてのフローチャー
トである。

【図８】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図で
あり、（ｂ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図である。

【図９】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図で
あり、（ｂ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図である。

【図１０】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図
であり、（ｂ）はＭＮ２ａのＮＮ−ＤＢ２ａの内容を示
す図であり、（ｃ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示す図であ
る。

【図１１】（ａ）はＭＮ２ａ−２ｆの隣接関係を示す図
であり、（ｂ）はＭＮ２ｄのＮＮ−ＤＢ２ｄの内容を示
す図であり、（ｃ）はＭＮ２ｅのＮＮ−ＤＢ２ｅの内容
を示す図であり、（ｄ）はＭＮ２ｆのＮＮ−ＤＢ２ｆの
内容を示す図であり、（ｅ）はＮＮ−ＤＢ４の内容を示
す図である。

【図１２】図５のステップＳ８にて実行されるルート確
立アルゴリズムについて詳細に説明するためのフローチ
ャートである。

【図１３】制御モードの切替えに係る処理の流れを詳細
に説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ ゲートウェイノード（ＧＮ） ２ モバイルノード（ＭＮ） ３ 隣接ノードデータベース（ＮＮ−ＤＢ） ４ 隣接ノードデータベース（ＮＮ−ＤＢ） ５ 資源管理データベース（資源管理ＤＢ）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K030 GA08 HA08 HC09 HD03 JL01 JT09 KA05 KA07 LB05 LC09 5K033 BA08 CC01 DA05 DA19 5K067 AA11 AA13 BB21 EE02 EE16 JJ43

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも移動局と固定局とが無線ネッ
   トワークを介して通信自在とされた通信システムにおい
   て、 隣接情報を記憶する第１データベースを備え、当該第１
   データベースに蓄積されている隣接情報を定期的に固定
   局に送信する移動局と、 所定範囲内に存在する全ての移動局の隣接情報を記憶す
   る第２データベースと資源情報を記憶する第３データベ
   ースとを備え、上記移動局から送信される隣接情報によ
   り当該第２データベースの記憶内容を更新する固定局
   と、を有し、上記移動局より固定局に対して通信要求が
   なされた場合には、当該固定局は上記第２及び第３デー
   タベースを参照しつつ、当該移動局の通信ルートを計算
   することを特徴とする通信システム。
2. 【請求項２】 上記移動局及び固定局は、通信モードと
   して、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセル
   に対応した第２モードとを使い分け、 制御データは第１モードでシングルホップ通信し、当該
   制御データよりも通信一回当たりの情報量が多いデータ
   は第２モードでマルチホップ通信する、ことを更なる特
   徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 【請求項３】 上記移動局より通信要求を受けた固定局
   は、 当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である
   場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さ
   ない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコスト
   の小さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定
   し、 一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局
   でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算
   し、通信ルートを決定する、ことを更なる特徴とする請
   求項１に記載の通信システム。
4. 【請求項４】 上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲
   に存在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくと
   も含んでおり、 上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使用の有無
   に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含んでい
   る、ことを更なる特徴とする請求項１乃至３に記載の通
   信システム。
5. 【請求項５】 少なくとも、隣接情報を記憶する第１デ
   ータベースを備えた移動局と、所定範囲内に存在する全
   ての移動局の隣接情報を記憶する第２データベースと資
   源情報を記憶する第３データベースとを備えた固定局と
   が、無線ネットワークを介して通信自在とされた通信シ
   ステムによる通信方法において、 上記移動局が上記第１データベースに蓄積されている隣
   接情報を定期的に固定局に送信すると、当該固定局が上
   記移動局から送信される隣接情報により当該第２データ
   ベースの記憶内容を更新し、 上記移動局が固定局に対して通信要求をなした場合に
   は、当該固定局が上記第２及び第３データベースを参照
   しつつ、当該移動局の通信ルートを計算する、ことを特
   徴とする通信方法。
6. 【請求項６】 上記移動局及び固定局は、通信モードと
   して、マクロセルに対応した第１モードとマイクロセル
   に対応した第２モードとを使い分け、 制御データは第１モードでシングルホップ通信して、当
   該制御データよりも通信一回当たりの情報量が多いデー
   タは第２モードでマルチホップ通信する、ことを更なる
   特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 【請求項７】 上記移動局より通信要求を受けた固定局
   は、 当該移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局である
   場合には、固定局を介する通信ルート及び固定局を介さ
   ない通信ルートの両方を計算し、両者よりルートコスト
   の小さい通信ルートを選択することで通信ルートを決定
   し、 一方、上記移動局に隣接する局が自己又は自己の隣接局
   でない場合には、固定局を介する通信ルートのみを計算
   し、通信ルートを決定する、ことを更なる特徴とする請
   求項５に記載の通信方法。
8. 【請求項８】 上記隣接情報は、一の移動局の隣接範囲
   に存在する他の移動局に係るノード識別情報を少なくと
   も含んでおり、 上記資源情報は、ネットワーク資源及びその使用の有無
   に係る情報、使用者の識別情報を少なくとも含んでい
   る、ことを更なる特徴とする請求項５乃至７に記載の通
   信方法。