JP2005524312A - モバイル・アドホック・ネットワークにおける時間遷移ネットワーク・プロトコル（ｔｔｎｐ） - Google Patents

Abstract

モバイル・アドホック・ネットワークは、複数の無線モバイル・ノードと該ノードと互いに接続する複数の無線通信リンクとを有する。方法は、プロアクティブ又はリアクティブ・ルート発見のいずれかのアプリケーションとネットワーク内のルートを定義し管理するための関連付けられた処理を管理し制御することによって、各ノードでルート・テーブルを構築し更新することを有する。ルートは、送り元から送り先へのリンクとノードとのセットである。方法は、また、各ノードでルート安定性情報を制御し格納すること、ルート安定性情報に基づいて時間経過によるルート安定性を予測すること、予測されたルート安定性が第一遷移パラメーターに達すると、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見と関連付けられた処理のうちの他の処理に切り替えることを有する。更に、方法は、好ましくは、予測されたルート安定性が第二遷移パラメーターに達したとき、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見と関連付けられた処理のうちの最初の処理に戻る切り替えを行うことを有する。すなわち、モバイル・アドホック・ネットワークにおいてルート発見及び関連付けられた処理の時間遷移することを提供する。

Description

本発明は、通信ネットワークの分野に関し、特に、モバイル・アドホック無線ネットワーク、及びその方法に関する。

無線ネットワークは、過去１０年間で高まる開発を経験してきた。最も急速に開発されている領域の一つは、モバイル・アドホック・ネットワークである。物理的に、モバイル・アドホック・ネットワークは、１つ又はそれ以上の無線周波数チャンネルによって無線で接続される多くの地域分散型のモバイル・ノードの可能性を有している。セルラーネットワークや衛星ネットワークのようなネットワークの他のタイプと比較しても、モバイル・アドホック・ネットワークの最も顕著な特徴は、いかなる定着した構造基盤も欠如していることである。ネットワークは、モバイル・ノードのみで形成され、ノードが転送したり、他ノードから受信したりするように空中で作り出される。ネットワークは通常特定のノードに依存せず、いくつかのノードが参加したり他のノードが離れて言ったりする際に動的に調整している。

戦場や地震又はハリケーンに襲われた自然災害地域などのような、固定の通信構造基盤が信頼できない或いは利用できない不利な状況において、アドホック・ネットワークは急速に配置され、必要とされる通信を多く提供することができた。これらネットワークの開発の背後に軍隊が未だ主要な推進力である一方で、アドホック・ネットワークは、急速に民間及び商業地域にて新たなアプリケーションが見出されている。アドホック・ネットワークは、野外であっても或いは教室内であっても、単にコンピュータ又はＰＤＡの電源を入れてなすもの以外のいかなるネットワーク構造も利用することなく、人々にデータ交換を可能とする。

無線通信は日常生活にますます浸透しており、モバイル・アドホック・ネットワーク用の新しいアプリケーションが出現し続け、また、通信構造の重要な一部となっている。モバイル・アドホックは設計者へ重大な挑戦をもたらしている。固定の構造基盤の欠如のため、ノードは、自己管理せねばならず、ノードがネットワークを移動、参加、又は立退く際に構成を変えなければならない。全ノードは、潜在的に、機能的に同一であり、また、ネットワーク内において自然階層構造やセントラル・コントローラにはならないであろう。多くのネットワーク制御機能がノード間で分配される。ノードはしばしばバッテリーによって電源供給され、通信及び計算能力が制限されている。システムの帯域幅は、通常制限されている。２つのノード間の距離はしばしば無線伝送範囲を越えてしまい、伝送はその送り先に辿り着く前に他ノードによって中継されなければならない。このため、ネットワークはマルチホップトポロジーを有し、このトポロジーはノードがあちらこちらと移動する際に変更する。

インターネット技術標準化委員会（ＩＥＴＦ）のモバイル・アドホック・ネットワーク（ＭＡＮＥＴ）ワーキンググループは、活動的にマルチキャストプロトコルを含むルーティングを評価し標準化をしてきている。ネットワーク・トポロジーは、ノードが移動すると任意に変更するため、時間において（あるノードでは情報が古く、他ノードでは最新の情報となる）、また、空間において（ノードはそう離れていない近隣のネットワーク・トポロジーを知るのみである）、情報が陳腐化してしまい、異なるノードがしばしばネットワークの異なった見解を持つようになる。

ルーティング・プロトコルは、正確性の低い情報でもって頻繁なトポロジー変更に適応する必要がある。これら特異な要件によって、これらネットワークにおけるルーティングは、他と非常に異なっている。ネットワーク全体について新鮮な情報を収集することはしばしば費用が掛かり、現実的ではない。多くのルーティング・プロトコルは、反応の早い（オンデマンドの）プロトコルである。それらは、必要なときのみ、それらがルート必要である目的地へとルーティング情報を集め、通常、ある期間後には未使用のルートを保持しない。この方法は、常に全目的地へのルートを保持するプロアクティブ型プロトコルと比べると、ルーティング・オーバーヘッドが非常に低減される。プロトコルが適応するためには重要なことである。アドホック・オンデマンド・ディスタンス・ベクトル（ＡＯＤＶ）、ダイナミック・ソース・ルーティング（ＤＳＲ）、及び、テンポラリ・オーダー・ルーティング・アルゴリズム（ＴＯＲＡ）が、ＭＡＮＥＴワーキンググループにて呈示されたオンデマンド・ルーティング・プロトコルの代表的なものである。

他の種々のルーティング・プロトコルの例は、Ｐｅｒｋｉｎｓの米国特許番号５、４１２、６５４号に開示されるデスティネーション・シーケンス・ディスタンス・ベクトル（ＤＳＤＶ）ルーティングと、Ｈａａｓの米国特許番号６、３０４、５５６に開示されるゾーン・ルーティング・プロトコル（ＺＲＰ）とを含む。ＺＲＰは、送り元ノードからの距離に基づいてプロアクティブ型とリアクティブ型手法の両方を用いたハイブリッドプロトコルである。

これら従来のルーティング・プロトコルは、送り元ノードから送り先ノードへのルートの選択において最善の手法を用いている。通常は、そのような最善の手法においてホップ数が主な基準（測定基準）である。換言すれば、伝送ルートとして、最小量のホップでルートが選択される。

前述の背景技術に鑑みて、本発明は、モバイル・アドホック・ネットワークでの時間遷移処理及び事象を解してルート発見及び関連付けられる処理の管理及び制御を提供することを目的とする。本発明に対し、ルート発見処理が切り替えられたとき、例えば、ルート・メンテナンスを含むその関連付けられた処理がなされることが理解される。

本発明に係る上記及び他目的、特徴、効果は、モバイル・アドホック・ネットワークにおけるルートの発見及びメンテナンスを管理し制御するための方法によって提供される。ネットワークは、複数の無線モバイル・ノードと該ノードと接続する複数の無線通信とを有する。方法は、ネットワーク内のルートを定義するためにプロアクティブ及びリアクティブ発見処理のうちの第一処理で各ノードでのルート・テーブルを構築及び更新することを有している。ルートは、送り元から送り先へのリンク及びノードのセットである。方法は、また、各ノードでのルート安定性情報（統計的な、発見的ルール、無秩序な、推論等）を収集し格納すること、ルート安定性情報に基づく時間経過によるルート安定性を予測すること、予測されたルート安定性が第一遷移パラメーターに達したとき、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理のうち第二処理に切り替えることを含んでいる。更に、好ましくは、方法は、予測されたルート安定性が第二遷移パラメーターに達すると、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理のうち第一処理へ戻す切り替えを行うことを有する。方法は、プロアクティブ及びリアクティブの両方の場合に対してルート・メンテナンス処理が同一であったとしても管理し制御する。

第一及び第二遷移パラメーターは、好ましくは、時間依存閾値、例えば、少なくとも一つの送り元ノードに対する送り元―送り先サブセットの変更の比率に基づく閾値を有する。送り元―送り先サブセットの対は、指定された送り元ノードに対する可能な送り先ノードのサブセットを有する。時間依存ルート安定情報は、ノード移動性、リンク失敗、リンク作成、どんなサービス品質測定基準又は時間依存するどんな他のパラメーターに基づいても良い。

更に、ルート安定性情報を制御し格納することは、時間依存ルート安定性プロファイル及び／又は時間依存ルート・セグメント安定性プロファイルを作成し更新することを有するようにしても良い。ルート・セグメントは、各複数のルートにおいて再利用可能な実体を定義するリンクとノードのセットであるようにしても良い。ルート発見処理を切り替えることは、また、ネットワーク内のノードの量に基づき、ネットワークの影響されるノードへ処理切り替えメッセージをマルチキャストすることを有するようにしても良い。そのような影響されるノードはネットワーク・ノード全て又はネットワーク・ノードのサブセットであるようにしても良い。

本発明のシステム形態は、複数の無線モバイル・ノードと該ノードと接続する複数の無線通信リンクとを有するモバイル・アドホック・ネットワークを対象とする。各モバイル・ノードは、無線通信リンクを介して複数のノードの他ノードと無線で通信するための通信装置と、該通信装置を介して通信の経路を決めるためのコントローラーとを有する。コントローラーは、ノードは送り元から送り先へのリンク及びノードのセットによって定義され、ネットワーク内のルートを定義するルート・テーブルを有している。コントローラーは、また、複数のルート発見処理、例えば、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理のうち一つによってルートを発見し更新するためのルート発見モジュールと、ルート安定性情報を格納するための安定性プロファイル・メモリーと、ルート安定性情報に基づいて時間経過によるルート安定性を予測するためのルート安定性予測部と、予測されたルート安定性に基づいて、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理との間を選択するためのルート発見処理選択部と、プロアクティブ・ルート発見処理と関連付けられるルート・メンテナンス処理と、リアクティブ・ルート発見処理と関連付けられるルート・メンテナンス処理とを有する。リアクティブ及びプロアクティブ・ルート発見処理の両方に対してルート・メンテナンス処理が同一であるようにしても良い。

本発明は、以下に、最良の実施例が示される添付の図面を参照して詳しく説明する。しかしながら、本発明は、幾つかの異なる形態に具現化され得るし、また、ここに示される実施例に限定されるように解釈されるべきではない。むしろ、これら実施例は、この開示を通して完了し、また、当業者へ発明の範囲を十分に伝えるように提供されている。全体を通して符号は要素を参照し、主要な表記は、選択的な実施例において同様の要素を示すように使用されている。

当業者によって理解されるように、本発明の部分は方法、データ処理システム、又はコンピュータプログラムプロダクトとして具現化されえる。したがって、本発明のこれら部分は、ハードウェア実施例、全体としてソフトウェア実施例、又はソフトウェアとハードウェアの形態との組み合わせによる実施例の形をとってもよい。更に、本発明の部分は、コンピュータ読取可能なプログラムコードを媒体に記憶させたコンピュータ使用可能な記憶媒体のコンピュータプログラムプロダクトであってもよい。静的及び動的な記憶装置、ハードディスク、光記憶装置、磁気記憶装置を含む、しかしこれらに限定されることなく、いかなる適したコンピュータ読取可能な媒体が利用され得る。

本発明は、本発明の実施例に係る方法、システム、及びコンピュータプログラムプロダクトのフローチャート図解を参照しつつ以下に説明される。

図解のブロック、図解のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラムの命令がコンピュータプログラムによって実装可能であることが理解されるであろう。これらコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータのプロセッサ、特定用途コンピュータ、又は機器を製造するための他プログラム可能なデータ処理装置に提供され、コンピュータのプロセッサ又は他プログラム可能なデータ処理装置を介して実行する命令が一つ又は複数のブロックにて特定される機能を実装する。

これらコンピュータプログラム命令は、また、コンピュータ又は他プログラム可能なデータ処理装置を、特定の方法における機能へと方向付けることができるコンピュータ読取可能なメモリー内に記憶されても良く、コンピュータ読取可能なメモリーに記憶された命令は、フローチャートの一つ又は複数のブロックにて特定される機能を実装する命令を含む製品となる。コンピュータプログラム命令は、また、コンピュータ又は他プログラム可能なデータ処理装置にロードされても良く、コンピュータ又は他プログラム可能な装置上で実効する命令は、フローチャートの一つ又は複数のブロックにて特定される機能を実装するためのステップを提供するように、コンピュータ又は他プログラム可能な装置に処理を実装させるために、一連の動作ステップをコンピュータ又は他プログラム可能な装置上で実行させる。

最初に図１及び図２を参照しつつ、モバイル・アドホック・ネットワーク１０内で送り元ノードから送り先ノードへのルートを発見するための方法を説明する。ネットワーク１０は、送り元ノードＳ及び送り先ノードＤとそれらの間の中間ノードとを有する複数のモバイル・ノード１２を含む。ラップトップコンピュータ、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡｓ）又は携帯電話のようなノード１２は、当業者によって理解されるであろう無線通信リンク１４によって接続される。プロトコル及び処理のフレームワーククラスは、均一の又は階層的ネットワークのような構造であろうといかなるネットワーク・アーキテクチャにおいて、プロアクティブ及びレアクティブ手法（及び／又は他ルート発見手法）の両方を一時的に組み合わせ、制御し、管理するために、好ましくは、テンポラル・トランジッション・ネットワーク・プロトコル（ＴＮＮＰ）として参照される。

ＴＴＮＰは、ネットワーク１０の時間順の進化の間、例えば、プロアクティブ及びレアクティブのネットワーク・ルート発見手法などの複数のルート発見手法間の切換えをサポートするためのプロトコル・スイート及び遷移パラメーターを提供するであろう。プロトコル・スイートは、ここに定義される遷移パラメーター（プロアクティブからリアクティブ手法又はその逆の遷移を開始するため信号ＴＴＮＰの量）をサポートするのみならず、システム設計者によって定義された他の遷移パラメーターをサポートすることができる。ＴＴＮＰは、ネットワーク１０内のノード１２及びリンク１４の種々のサブセット間の交渉をおこない、このサポートを提供するために必要な情報を収集するために、サービス品質（ＱｏＳ）及び通信量管理（管理制御、スケジューリング、バッファ・メモリー及びフロー制御を含む）、パワー管理及び制御、ＴＴＮＰへの内部又は外部のいずれかのセキュリティ及び他ネットワーク・サービス・コンポーネントによって相互に通信する。

方法が開始し（図２、ブロック１００）、ネットワーク内のルートを定義するために、すなわち、有効なルートを構築及び保持するために、プロアクティブ又はリアクティブ・ルート・発見プロトコル／処理によって、各ノード１２でルート・テーブル（ブロック１０２）を構築及び更新することを含む。ルートは、送り元から送り先へのリンク及びノードのセットである。上述より、多くのルーティング・プロトコルは、必要な場合及び経路を決める必要のある目的地へのみルーティング情報を収集するような、リアクティブ（オンデマンド）プロトコルであり、使用されないルートを保持しない。常に全目的地へのルートを保持するプロアクティブ・プロトコルと比べるとルーティング・オーバーヘッドが非常に低減される。アドホック・オンデマンド・ディスタンス・ベクトル（ＡＯＤＶ）、ダイナミック・ソース・ルーティング（ＤＳＲ）、及びテンポラリ・オーダー・ルーティング・アルゴリズム（ＲＯＲＡ）は、リアクティブ・ルーティング・プロトコルの例である。プロアクティブ・ルーティング・プロトコルの例として、デスティネーション・シーケンス・ディスタンス・ベクトル（ＤＳＤＶ）ルーティング、無線ルーティング・プロトコル（ＷＲＰ）、及びオプチマム・リンク・ステート・ルーティング（ＯＳＬＲ）を含んでいる。

方法は、また、各ノードでルート安定性情報を収集し格納すること（ブロック１０４）、ルート安定性情報に基づいて時間経過によるルート安定性を予測／見積もること（ブロック１０６）、そして、ブロック１２０にて、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見と予測されたルート安定性が第一遷移パラメーターに達した時に（ブロック１０８）、連携される処理のうち第二のルート発見へと切り替えることを含んでいる。もちろん、ルート・テーブルを構築し更新すること（ブロック１１２）、各ノードでルート安定性情報を収集し格納すること（ブロック１１４）、ルート安定性情報に基づいて時間経過におけるルート安定性を予測／見積もること（ブロック１１６）は、ルート発見及び処理への切り替えの下で行われる。また、方法は、好ましくは、ブロック１２０にて、予測されたルート安定性が第二遷移パラメーターに達した場合（ブロック１１８）、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見とそれらの連携する処理のうちの第一のルート発見へ戻る切り替えをすることを含む。

第一及び第二遷移パラメーターは、好ましくは、例えば、以下に説明されるような、少なくとも一つの送り元ノードに対する送り元―送り先サブセットの対の変更の比率に基づく閾値を含むであろう時間依存条件を特定する。ソース・デスティネーション・サブセット（ＳＤＳ）は、指定された送り元ノードに対して可能な送り先ノードの許可されたサブセットである。制限される場合は、ネットワーク全体である。注目すべき特別な場合は、正規のサブネットである。ルート安定性情報は、ノード移動性、リンク失敗、リンク作成又は他の数量又はルートの時間依存安定性に影響するであろう数量に基づいても良い、
フォワード・トランジッション・パラメータ（ＦＸＰ）は、全ネットワーク又はノードの正式に設計されたサブセットを初期化したルート発見手法カテゴリー（例えば、プロアクティブ又はリアクティブ）を用いることから、異なるルート発見カテゴリーへと切り替え（遷移）すべき時を特定するために使用されるパラメーターである。リザーブ・トランジッション・パラメーター（ＲＸＰ）は、全ネットワーク又はノードの正式に設計されたサブセットが使用している現在の、しかし初期のではない、ルート発見手法カテゴリーから、ノードのネットワーク／サブセットを初期化したその手法への切り替え（遷移）すべき時を特定するために使用されるパラメーターである。

更に、ルート安定性情報を収集し格納すること（ブロック１０４）は、時間依存ルート安定性プロファイル及び／又は時間依存ルート・セグメント安定性プロファイルを作成し更新することを含むようにしても良い。ルート・セグメント（ＲＳ）は、幾つかの共通点を伴ない、潜在的に一つ以上のルートにおいて、再使用可能なエンティティを形成するためにグループ化されたリンク及びノードのセットである。ルート・セグメントは、少なくとも一つのリンクと一つのノードとを有するであろう。ＲＳ内にて、これらリンクが空間的に隣接すること、又は、ノードが少なくとも一つの他のノードと近接していることを、何も定義する必要がない。空間的に隣接するリンクの対は、ネットワーク図において、両方のリンクに接続する一つのノードによってのみ離される２つのリンクとして定義される。図１において、ＲＳ１内にて、セグメントのリンクは隣接しているが、セグメント１のノードは少なくとも１つの他ノードの１つのホップ内において全てが隣接しているわけではない。セグメント・リンク・セット（ＳＬＳ）とは、そのノードを差し引いたＲＳである。セグメント・ノード・セット（ＳＮＳ）は、そのリンクを差し引いたＲＳである。よって、ルートは、ルート・セグメントＲＳのセットであり、そのＲＳの結合が送り元から送り先への隣接する経路を形成している。ルート・リンク・セット（ＲＬＳ）は、そのノードを差し引いたルートであり、ルート・ノード・セット（ＲＮＳ）は、そのリンクを差し引いたルートである。

ＴＴＮＰデフォルト・プール（ＴＤＰ）は、ＱｏＳ、通信量管理、リンク減衰プロファイル、ルート・メンテナンス等の能力に対する内部デフォルト・オブジェクトを含んでおり、ＴＴＮＰは、その能力がＴＴＮＰによって要求されるが、アプリケーション或いはルート発見技術を介して他の手段によって供給されることがない事象において、プロアクティブからリアクティブへまたその逆への切り替えを達成するために使用する。

ルート発見処理を切り替えることは、また、ネットワーク１０内のノード１２の量に基づいても良いし、ネットワークの影響されるノードへの処理切り替えメッセージをマルチキャストすること（ブロック１１１及び１２２）を含んでも良い。そのような影響されるノード１２は、全てのネットワーク・ノード又はネットワーク・ノードのサブセットであるかもしれない。

本発明のシステム形態は、更に図３及び図４を参照しつつ説明される。上述より、モバイル・アドホック・ネットワーク１０は、複数の無線モバイル・ノード１２と、ノード同士を接続する通信リンク１４とを有する。各モバイル・ノード１２は、無線通信リンク１４を介して複数のノードのうち他ノードと無線で通信するための通信装置２２を持つルーター２０を有している。また、ルーターは、通信装置２２を介して通信の経路を決めるためのコントローラー２４を有している。また、メモリー２６は、コントローラー２４の一部として含まれるか、コントローラーと関連していても良い。

コントローラー２４は、ネットワーク１０内のルートを定義するためのルート・テーブル３６を有している。かさねて、ルートは、送り元から送り先へのリンク１４とノード１３のセットである。コントローラー２４は、また、プロアクティブ又はリアクティブ・ルート発見処理のいずれかによって、ルートを発見しルート・テーブル３６を更新するためのルート発見モジュール３０を有する。コントローラーは、また、動作中の送り元―送り先ノード対の間の経路を保持すると共に、ルート・テーブル３６から向こうなルートを取り除く責任があるルート・メインテナンス・モジュール４０を有する。安定性プロファイル・メモリー３８はルート安定性情報を格納し、ルート安定性予測部３２は、ルート安定性情報に基づく時間経過によるルート安定性を予測し、ルート発見処理選択部３４は、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理間を予測したルート安定性に基づいて選択する。かさねて、例示されるブロック及び例示されるブロックの組み合わせは、そのブロック又は複数のブロックにて特定される機能を実装するためにプロセッサに提供されるであろうコンピュータプログラム命令によって実装可能であることが理解される。

要するに、ネットワーク１０は、初期に、送り元ノードでの初期ルート・テーブルを構築するために送り元Ｓと送り先Ｄの対の間のルートを発見して保持するために、プロアクティブ（例えば、ＯＬＳＲ、基本リンク状態、ＴＢＲＰＦ）又はリアクティブ（例えば、ＤＳＲ、ＡＰＤＶ）プロトコルのいずれかを使用していたかもしれない。ネットワークの作成時に、ルート１２の幾つか又は全てに対するルート・テーブルが、ルートが時間経過によって変化することが判るルート・テーブル毎にそれらルートのセットを予測することによって、初期化されても良いようにすることが可能となる。時間が前進する際に、ネットワーク・トポロジーは、通常、ノード移動性及びリンク失敗／作成を介して変化していく。これら動的トポロジーに対するＴＴＮＰの重要性は、
これらパラメーターのあるサブセットがある遷移レベルに到達した時、切り替え（遷移）がプロアクティブ・ルート発見を使用することからリアクティブ・ルート発見を使用することへ或いはその逆へと発生したであろうように、一つ又はそれ以上の遷移パラメーターにおいて変化する。この遷移は、ネットワーク全体で起こりえるし、又は、ＴＴＰプロファイルによって定義されるようにある部分に制限されたであろう。

ルート発見手法遷移が発生するときはいつでも、ＴＴＮＰは、好ましくは、ルート・メンテナンスのように他の機能的にルート発見手法に関連して自動的に遷移する。ＴＴＮＰの独特の能力は、ルート発見手法（プロアクティブ又はリアクティブ）によって供給されるものを使用することと、他の、例えば、第三者或いはＴＴＮＰデフォルト・プールからの「プラグイン」形式によって供給されるものを使用することとの間の競合の事象において、ルート・メンテナンス又はＱｏＳのような余分な或いは類似のサポート機能の選択を緩和することである。

ＴＴＮＰは、その２つの最も基本てきな場合のいずれかにおいて適切に動作する。まず、初期ネットワーク状態がプロアクティブ・ルート発見処理を用いて開始し、
適応可能な転送遷移パラメーター（ＦＸＰ）の閾値に達するまで、ネットワーク１０はその一方のオンデマンド／リアクティブ・ルート発見処理を用いて遷移する。オンデマンド・ルート発見処理を用いたこの状態からプロアクティブ・ルート発見処理へと戻る遷移は、該当する逆の遷移パラメーター（ＲＸＰ）閾値に達したときに発生する。このＲＸＰはＦＸＰの同じパラメーターであってもそうでなくても良いが、たとえそうであっても、ＲＸＰに割り当てられた値は、ＦＸＰと同じでなくても良い。ＦＸＰ及びＲＸＰの両方に対して覚えておくべき基本方針は、これらパラメーターが時間それ自身或いはこれらパラメーターを（実際に、見積もった或いは予測した）動きを説明するために定義された時間依存関係のあるタイプを有する他のパラメーターであるということである。

ＴＴＮＰの基本的な独特の機能の例は、与えられた送り元ノードに対する送り元―送り先のサブセット対の数が、ＲＸＰによって特定される比率で増加する場合、オンデマンド・ルーティングからプロアクティブ・ルーティングへの遷移は、ノードのそのサブセットによるネットワークの相互通信に対するトリガーとなるのみである。特定のＲＸＰがネットワークワイド・パラメーターとして定義されている場合、ルーティング・アルゴリズムにおける切り替えがネットワーク１０内で全体的に起こる。ＲＸＰが全ネットワーク１０のサブセットに対してのみ定義されている場合、リアクティブからプロアクティブへの変化によって影響されるノードのみがそのサブセット内で対象となる。ＴＴＮＰの他の独特な能力は、たったわずかな代表的なＳＤＳｓ（たった１つのＳＤＳであるかもしれない）のＲＸＰ及びＦＸＰを監視するＴＴＮＰに基づいて、（ＴＴＮＰプロファイル内で特定される）他ＳＤＳｓへのこの切り替えを広げることができる。効果においてこれは、幅広いネットワーク・ワイド基盤でのそのような決定をより即座に行うための強力で効果的な仕組みとなる。この「サンプリング」手法を用いた有用性と正確性は、他ＳＤＳの状態を示すために選択されたＳＤＳの有効性にある。

ＴＴＮＰが、使用するためのカテゴリー（プロアクティブ又はリアクティブ）内においていかなる特定の手法をも必要としない。例えば、アプリケーション又はシステム設計者が、使用するためにどのプロアクティブ及びどのリアクティブ技術を決定しても良い。ＴＮＮＰは、それら決定をしないが、いつアプリケーション特定プロアクティブを使用すべきか、いつアプリケーション特定リアクティブ手法を使用すべきかを決定する。ＴＮＮＰは、ネットワーク又はノードの正式なサブセットを初期化するために、どこでプロアクティブ又はリアクティブ手法を使用するかを決定しない。それは、再び、アプリケーション又はシステム設計者の手の中にある。

ルート・セグメントＲＳが作成されたとき、ルート・セグメント・プロファイルにはまた次の情報が含まれる。この特定の特定ルート・セグメントを識別するために使用される名前、番号、又は他指名者であるセグメント識別子（ＳＩＤ）、その順序は順序パラメーターと同様に時間経過とともに変化する、このセグメントのための順序付けられたＳＬＳであるセグメント・リンク・セット・プロファイル（ＳＬＳＰ）、その順序は順序パラメーターと同ｙ方に時間経過とともに変化する、このセグメントのための順序付けられたＳＮＳであるセグメント・ノード・セット・プロファイル（ＳＮＳＰ）、ルート・セグメントが時間経過で変化する方法を互いに予測する蓄積されたノードとリンクのステータス／状態情報を組み合わせた、数学的機能（決定論的な、統計的な、曖昧な、無秩序な等）、発見的なルールのセットなどのようないかなる記述子であってもよいタイム・ディペンデント・セグメント・スタビリティ・プロファイル（ＴＳＳＰ）である。

例えば、最も簡単な記述子の一つは、そのルート・セグメントのためのリンク品質及びノード・ダイナミックスによって特徴付けられる線形機能である。この記述子と関連付けられる各リンク及びノードは、同一の安定性プロファイル機能を有するであろうが、劣化と復旧の異なる比率を示す異なる傾きを持つ。リンク及びノード利用可能データは、このセグメント内のリンク及びノードに対して種々の時間で収集され、記述子によって処理される。これは、極めて不安定であるセグメントから基本的に不変に安定したセグメントの安定性のいかなるタイプでＲＳを示すために非常に効果的な仕組みである。ＴＳＳＰの記述子の多くの他の例は、与えられたアプリケーション又はアプリケーションのクラスに対して最適である公式化することができる。

ルートが作成されると、ルート・プロファイルはまた、以下の情報を含むように作成される。この特定のルートを識別するために使用される名前、番号、又は他指名者であるルート識別子（ＲＩＤ）、順序パラメーターと共に時間経過とともに変化する、このルート・セグメント内のリンクのセットを形成するルート・セグメントの順序付けられたセットを含むルート・セグメント・セット・プロファイル（ＲＳＳＰ）、このルートへどのルート・セグメントが接続／切断するかに対して時間経過でルートが変化する方法を予測する、数学的機能（決定論的な、統計的な、曖昧な、無秩序な等）、発見的なルールのセットなどのようないかなる記述子であってもよいタイム・ディペンデント・セグメント・スタビリティ・プロファイル（ＴＳＳＰ）である。

例えば、最も単純な記述子の例は、そのルートのセグメントに対するリンク品質及びノード・ダイナミックスによって特徴付けられる線形機能である。この記述子と関連付けられる各ルート・セグメントは、同一の安定性プロファイル機能を有するであろうが、劣化と復旧の異なる比率を示す異なる傾きを持つ。セグメント使用可能データ及びセグメント間相互通信データは、このルート内のセグメントに対して種々の時間で収集され、記述子によって処理される。ＴＲＳＰ記述子の多くの他の例は、与えられたアプリケーション又はアプリケーションのクラスに対して最適である公式化することができる。ＴＲＳＰは、ルート・セグメントに対するルートの安定性を示す非常に効果的な仕組みである。ＴＲＳＰは、個々のリンク及びノードの実験で示されるものよりもＴＴＮＰネットワークにおける安定性の高いレベルでの見地を示す。

ＳＤＳが作成されるとき、ＳＤＳプロファイル（ＳＤＳＰ）はまた、このＳＤＳのプロファイルを記述する以下の情報を含むように作成される。この特定のＳＤＳを識別するために使用される名前、番号、又は他指名者であるＳＤＳ識別情報、このＳＤＳのためのルートを形成するルートＩＤであるＳＤＳルート・テーブル（ＳＲＴ）、このＳＤＳによる現在使用中のルート発見手法であるカレント・ルート・ディスカバリー・オブジェクト（ＣＲＤＯ）、そして、このＳＤＳのために利用可能なルート発見方法／手法のグループ（プール）であるオルタネート・ルート・ディスカバリー・オブジェクト・プール（ＡＲＤＯＰ）である。現在、プロアクティブ及びリアクティブ方法／手法のみが存在する。ＴＴＮＰの組織は、ＴＴＮＰの適用又は能力における通常のいかなる損失のなく、ＴＴＮＰ組織に取り入れるために、プロアクティブ又はリアクティブを超える基本的な新しいクラスを許容している。

プロアクティブ初期化シーケンスで始まるＴＴＮＰの通常の実行フローの例について説明する。ＳＤＳプロファイルを作成及び実行する。積極的に、送り元ノードＳからＳのＳＤＳ内の各他ノードの初期ルート・テーブルを構築する。ここで、ＺＲＰは、与えられた送り元ノードから隣接したホップのある数として定義されるため、ＴＴＮＰは、このことについては、実質的にＺＲＰのゾーン概念とは異なっている。ＴＴＮＰは、ホップの数に測定基準を制限していない、ＴＴＮＰは隣接するホップを要求していない、また、ＴＴＮＰは、ＳＤＳ内にプロアクティブ手法によって発見及び保持されるべきルート、及び、ＳＤＳ内にてリアクティブ手法によって発見及び保持されるべきルートを特定するための特別な測定基準に依存していない。ゾーン・ルーティング・プロトコル（ＺＲＰ）は、Ｈａａｓの米国特許番号６、３０４、５５６号に開示されている。ＺＲＰは送り元ノードから隣接する無線ホップ距離のいくつかの数に基づくプロアクティブ及びリアクティブ手法の両方を用いたハイブリッド・プロトコルである。

この例では、ルート・テーブルは、安定し易いルート及び安定し易くないルートを予測するために十分なルート情報が収集され指定された時間に積極的に更新される。収集されたデータは、関連付けられたＴＲＳＰ及びＲＳＳＰとに記録される。各ネットワーク部品（ノード、リンク、セグメント、及びルート）の安定性を追跡するために関連付けられたＴＲＳＰ及びＴＳＳＰに基づく情報を作成し更新する。必要性に基づくこれら情報内全ての収集されたデータが単にルート・テーブル解析からくるものではない。それらサービスがデータを多く収集した場合、この情報及び関連するデータは、また、分離されたＱｏＳ及び伝送量管理情報から収集することができる。このデータは、また、リンクを転送しているノード及びノード・ステータスから直接来ることも可能である。

時間のある時点にて、Ｓからその可能な送り先全てのルート・テーブルが十分に安定している場合、プロアクティブ・ベースでＳＤＳ内の各リンクを更新し続ける換わりに、ルートがＳルート・テーブルにて検出することができない事象での新しい安定したルートを発見するために、リアクティブ手法への切り替えが使用されるように、ネットワークの該当する部分での十分なルートがある時間間隔以上安定し続けていると仮定する。（この時点において、ＤＳＲが動き始めるようなリアクティブ・ルート発見手法のための通常の手順。）ＥＸＰは、プロアクティブからリアクティブ・ルート発見へと切り替えるために、ＴＴＮＰに通知するために十分に安定した手段を特定するパラメーターである。高い通信量の特徴のような他条件は、また、プロアクティブからリアクティブ・ルーティングへの遷移を遅延させることによって、ＦＸＰへ影響を与える。

ある時間間隔後、定期的なルート・安定性プロファイル解析を解して学習したネットワーク作成又は適応性にて予め構成すると、他の貧弱なＱｏＳ条件のために、多すぎるルート又は多すぎる既存の複雑なルートは不安定になるか又は単に不安定である。この上に、Ｓに対して幾つかの送り元―送り先の対を持つことが必要である場合、プロアクティブからリアクティブ・ルーティングへの切り替えを起こす必要がある。ＲＸＰは、この切り替えをいつ行うべきかを効果的に特定するパラメーターである。リアクティブ・ルート発見手法で初期化されたＳＤＳによって開始するＴＴＮＰの実行フローは、プロアクティブ・ルート発見手法で初期化されたＳＤＳに対する上記手順と同様である。

リアクティブからプロアクティブ或いはその逆への切り替えるか否かは、ネットワークが非常に不安定になったときに、通常、単にある簡単な安定性測定以上に依存すべきである。不安定になっているネットワークにおいてノード数に依存するかもしれない。言い換えると、安定性はしばしば切り替え判断において非常に重要である。例えば、送り先ノートから複数ノードへのオーバーヘッドのないネットワーク・トラヒックが多くある場合、これら幾つかのノードへのルートは一定の流れにあり、それを判断するために切り替えるか或いは追加ルートを要求する。この場合、ＲＸＰ及びＦＸＰは、これらルールによって理知的に設定されなければならない。

ＴＴＮＰプロトコル・フォーマットは、連携されるメッセージによって追随するヘッダーを有している。メッセージは、動作とデータを含んでも良い。ＴＴＮＰ動作のリストの一部を以下に示す。リアクティブからプロアクティブ・モードへの切り替え（ＳＷＩＲＥＰＲ）、プロアクティブからリアクティブ・モードへの切り替え（ＳＷＩＰＲＲＥ）、ＳＬＳＰ要求（ＲＥＱＳＬＳＰ）、ＴＳＳＰ要求（ＲＥＱＴＳＳＰ）―ＴＴＳＰからの特定情報は「追加情報」フィールド内で要求されても良い、ＲＳＳＰ要求（ＲＥＱＲＳＳＰ）、ＴＲＳＰ要求（ＲＥＱＴＲＳＰ）―ＴＲＳＰからの特定情報は「追加情報」フィールド内で要求されても良い、ＴＤＰ要求（ＲＥＱＴＤＰ）、ＳＬＳＰ作成（ＣＲＥＳＬＳＰ）、ＳＮＳＰ作成（ＣＲＥＳＮＳＰ）、ＴＳＳＰ作成（ＣＲＥＴＳＳＰ）、ＲＳＳＰ作成（ＣＲＥＲＳＳＰ）、ＴＲＳＰ作成（ＣＲＥＴＲＳＰ）、ＳＤＳ作成（ＣＲＥＳＤＳ）、ＳＤＳＰ作成（ＣＲＥＳＤＳＰ）、ＴＤＰ作成（ＣＲＥＴＤＰ）、ＳＬＳＰ削除（ＤＥＬＳＬＳＰ）、ＳＮＳＰ削除（ＤＥＬＳＮＳＰ）、ＴＳＳＰ削除（ＤＥＬＴＳＳＰ）、ＲＳＳＰ削除（ＤＥＬＲＳＳＰ）、ＴＲＳＰ削除（ＤＥＬＴＲＳＰ）、ＳＤＳＰ削除（ＤＥＬＳＤＳＰ）、ＴＤＰ削除（ＤＥＬＴＤＰ）、ＳＬＳＰ修正（ＭＯＤＳＬＳＰ）−２つのノード間の複数のリンクを追加すること又は削除することを含んでも良い、ＳＮＳＰ修正（ＭＯＤＳＮＳＰ）、ＴＳＳＰ修正（ＭＯＤＴＳＳＰ）、ＲＳＳＰ修正（ＭＯＤＲＳＳＰ）、ＴＲＳＰ修正（ＭＯＤＴＲＳＴ）、ＳＤＳＰ修正（ＭＯＤＳＤＳＰ）、ＴＤＰ修正（ＭＯＤＴＤＰ）、与えられた送り元ノードのＳＤＳ要求（ＲＥＱＳＤＳＳ）、ＳＤＳへのノード追加（ＡＤＤＮＳＤＳ）、ＳＤＳからのノード削除（ＤＥＬＮＳＤＳ）、ＲＸＰ情報要求（ＲＥＱＲＸＰＩ）、ＦＸＰ情報要求（ＲＥＱＦＸＰＩ）、ＲＸＰ情報設定（ＳＥＴＲＸＰＩ）、ＦＸＰ情報設定（ＳＥＴＦＸＰＩ）、ＲＸＰ情報作成（ＣＲＥＲＸＰＩ）、ＦＸＰ情報作成（ＣＲＥＦＸＰＩ）、ＲＸＰ情報修正（ＭＯＤＲＸＰＩ）、ＦＸＰ情報修正（ＭＯＤＦＸＰＩ）、ＲＸＰ情報削除（ＤＥＬＲＸＰＩ）、ＦＸＰ情報削除（ＤＥＬＦＸＰＩ）、ＴＤＰ情報設定（ＳＥＴＴＤＰＩ）、ＴＤＰ情報修正（ＭＯＤＴＤＰＩ）、ＴＤＰ情報削除（ＤＥＬＴＤＰＩ）である。

本発明に係るモバイル・アドホック・ネットワークの概略図である。 本発明に係るルートの発見及びメンテナンスを管理し制御するための方法の手順を例示するフローチャート図である。 本発明に係るノードのルーターを例示する概略図である。 図３のルーターのコントローラーの詳細を例示する概略図である。

Claims (13)

1. 複数の無線モバイル・ノードと互いに該ノードと接続する複数の無線通信リンクとを有し、モバイル・アドホック・ネットワークでのルートの発見及びメンテナンスを管理し制御する方法であって、
   送り元から送り先へのリンク及びノードのセットを有するノードであって、前記ネットワーク内のルートを定義するためにプロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理のうちの第一処理で各ノードでのルート・テーブルを構築及び更新し、
   各ノードでのルート・安定性情報を収集して格納し、
   ルート・安定性情報に基づいて時間経過によるルート安定性を予測し、
   予測されたルート安定性が第一遷移パラメーターに達すると、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理のうち第二処理へ切り替える方法。
2. 予測されたルート安定性が第二遷移パラメーターに達すると、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理のうち前記第一処理へ戻して切り替えることを更に有する請求項１記載の方法。
3. 前記第一及び第二遷移パラメーターは時間依存条件を特定する請求項２記載の方法。
4. 時間依存条件は、少なくとも一つの送り元ノードに対する送り元―送り先サブセットの対の変化の比率に基づき、該送り元―送り先サブセットの対は、該少なくとも一つの送り元ノードに対して可能な送り元ノードのサブセットを含んでいる請求項３記載の方法。
5. ルート安定性情報は、ノード移動性、リンク失敗、リンク作成、ノード安定性及びリンク品質に基づいている請求項１記載の方法。
6. ルート安定性情報を制御し格納することは、時間依存ルート安定性プロファイルを作成し更新することを有する請求項１記載の方法。
7. ルート発見処理を切り替えることは、ネットワークの影響されるノードへの処理切り替えメッセージをマルチキャストすることを有する請求項１記載の方法。
8. 複数の無線モバイル・ノードと、
   前記ノードと互いに接続する複数の無線通信リンクとを有し、
   各モバイル・ノードは、
   無線通信リンクを介して複数のノードの他ノートと無線で通信する通信装置と、
   前記通信装置を介して通信を経路を決めるコントローラーとを有し、
   前記コントローラーは、
   送り元から送り先へのリンク及びノードのセットを有するルートであって、ネットワーク内のルートを定義するルート・テーブルと、
   ルートを発見し、複数のルート発見処理の一つでルート・テーブルを更新するためのルート発見モジュールと、
   ルート及びルート・セグメント安定性情報とを格納するためのルート安定性プロファイル・メモリーと、
   ルート及びルート・セグメント安定性情報に基づいて時間経過によるルート安定性を予測するためのルート安定性予測部と、
   予測されたルート安定性に基づく複数のルート発見処理間で選択するためのルート発見処理選択部とを有するモバイル・アドホック・ネットワーク。
9. 前記複数のルート発見処理は、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理を含み、予測したルート安定性が第一遷移パラメーターに達したとき、ルート発見処理選択部は、プロアクティブ・ルート発見処理選択し、予測したルート安定性が第二遷移パラメーターに達したとき、リアクティブ発見処理を選択する請求項８記載のネットワーク。
10. 複数のルート発見処理は、プロアクティブ及びリアクティブ・ルート発見処理を含み、ルート発見処理選択部は、予測したルート安定性が第一遷移パラメーターに達したとき、リアクティブ・ルート発見処理を選択し、予測したルート安定性が第二遷移パラメーターに達したとき、プロアクティブ・ルート発見処理を選択する請求項８記載のネットワーク。
11. ルート安定性情報は、ノード移動性、リンク失敗、リンク作成、ノード安定性及びリンク品質に基づいている請求項８記載のネットワーク。
12. 安定性プロファイル・メモリーは時間依存ルート安定性プロファイルを有する請求項８記載のネットワーク。
13. ルート発見処理選択部は、ネットワークの影響されたノードへの処理切り替えメッセージをマルチキャストする請求項８記載のネットワーク。

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