JP2006197288A - Ad-hoc network system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アドホックネットワークシステムに関し、特に、当該システムにおけるルーティング方式に関する。 The present invention relates to an ad hoc network system, and more particularly to a routing method in the system.
アドホックネットワークシステムのルーティングプロトコルは、リアクティブプロトコルとプロアクティブプロトコルとに大別され、代表的なリアクティブプロトコルとしては、AODV(Adhoc On-demand Distance Vector)やDSR(Dynamic Source Routing)が知られている。これらのルーティングプロトコルでは、エンドデバイスからゲートウェイへデータを送信するために用いるルート(以下「データ送信ルート」と称す)が、自動的に構築される。その際、全ルータの電池消費量を平準化する等のアプリケーションの要請により、複数存在するルート候補の中からどのルートをデータ送信ルートとして選択するか、優先順位をつけたい場合がある。 Ad hoc network system routing protocols are broadly classified into reactive protocols and proactive protocols. Typical reactive protocols include AODV (Adhoc On-demand Distance Vector) and DSR (Dynamic Source Routing). Yes. In these routing protocols, a route used for transmitting data from the end device to the gateway (hereinafter referred to as “data transmission route”) is automatically constructed. At that time, there is a case where it is desired to prioritize which route is selected as a data transmission route from among a plurality of route candidates in response to a request from an application such as leveling the battery consumption of all routers.
なお、下記特許文献1には、サービス品質(QoS:Quality of Service)に関するパラメータに基づいてデータ送信ルートを決定する技術が開示されている。 Patent Document 1 below discloses a technique for determining a data transmission route based on a parameter relating to quality of service (QoS).
システム構築時には、アプリケーションの要請を反映したノード配置計画に基づき、各エンドデバイスからゲートウェイまでの理想ルート(以下「計画ルート」と称す)が想定され、それに応じて各ノードの配置場所が決定される。しかしながら、DSRやAODV等のルーティングプロトコルを用いた場合には、たとえノード配置計画に基づき各ノードを配置したとしても、実際の運用時には、アドホック性に起因して、計画ルートに属するルータが故障等していないにも拘わらず計画ルートがデータ送信ルートとして選択されないという状況が生じ得る。その結果、アプリケーションの要請を満足できないという問題が生じる。 At the time of system construction, an ideal route (hereinafter referred to as “planned route”) from each end device to the gateway is assumed based on a node arrangement plan reflecting application demands, and the arrangement location of each node is determined accordingly. . However, when a routing protocol such as DSR or AODV is used, even if each node is arranged based on the node arrangement plan, a router belonging to the planned route may fail due to ad hoc characteristics during actual operation. A situation may occur in which the planned route is not selected as the data transmission route even though it is not. As a result, there arises a problem that the request of the application cannot be satisfied.
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、計画ルートを優先的にデータ送信ルートとして選択可能とすることにより、アプリケーションの要請を満足し得るアドホックネットワークシステムを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain an ad hoc network system capable of satisfying a request of an application by making it possible to preferentially select a planned route as a data transmission route. To do.
本発明に係るアドホックネットワークシステムは、データ送信元ノードと、データ送信先ノードと、前記データ送信元ノードと前記データ送信先ノードとの間でデータを中継する複数のデータ中継ノードとを備え、前記データ送信先ノードは、前記データ送信元ノードから前記複数のデータ中継ノードのうちの特定のデータ中継ノードを介して前記データ送信先ノードに至るまでの、予め定められた計画ルートを記憶する記憶部を有しており、前記データ送信元ノードは、ルート探索用パケットを前記複数のデータ中継ノードに送信する機能を有しており、前記複数のデータ中継ノードの各々は、前記データ送信元ノード又は前段のデータ中継ノードから受信した前記ルート探索用パケットを、次段のデータ中継ノード又は前記データ送信先ノードに送信する機能を有しており、前記データ送信先ノードは、前記複数のデータ中継ノードから複数のルート探索用パケットを受信し、前記複数のルート探索用パケットによって規定される複数のルート候補の中から、前記計画ルートを優先してデータ送信ルートとして選択する機能を有している。 An ad hoc network system according to the present invention includes a data transmission source node, a data transmission destination node, and a plurality of data relay nodes that relay data between the data transmission source node and the data transmission destination node, The data transmission destination node stores a predetermined planned route from the data transmission source node to the data transmission destination node via a specific data relay node of the plurality of data relay nodes The data transmission source node has a function of transmitting a route search packet to the plurality of data relay nodes, and each of the plurality of data relay nodes includes the data transmission source node or The route search packet received from the previous data relay node is sent to the next data relay node or the data transmission destination. The data transmission destination node receives a plurality of route search packets from the plurality of data relay nodes, and a plurality of routes defined by the plurality of route search packets. It has a function of preferentially selecting the planned route as a data transmission route from the candidates.
本発明に係るアドホックネットワークシステムによれば、計画ルートが優先的にデータ送信ルートとして選択されることにより、アプリケーションの要請を満足することができる。 According to the ad hoc network system according to the present invention, the planned route is preferentially selected as the data transmission route, thereby satisfying the application request.
以下、本発明の実施の形態に係るアドホックネットワークシステムについて説明する。 Hereinafter, an ad hoc network system according to an embodiment of the present invention will be described.
本発明が対象として想定しているアプリケーションは、無線ネットワークを用いた、機器や設備等の状態監視や制御等である。図1は、本発明の実施の形態に係るアドホックネットワークシステムの一例を示す図である。データ送信元ノードとしてのエンドデバイス51には、温度センサ50が接続されている。同じくデータ送信元ノードとしてのエンドデバイス55には、振動センサ54が接続されている。データ送信先ノードとしてのゲートウェイ58には、パーソナルコンピュータ59が接続されている。パーソナルコンピュータ59には、インターネット等の外部ネットワーク60が接続されている。但し、パーソナルコンピュータ59を用いるのではなく、PHS(Personal Handyphone System)等の携帯電話機を用いて、ゲートウェイ58と外部ネットワーク60とが接続されていてもよい。
An application assumed as a target of the present invention is status monitoring and control of devices and facilities using a wireless network. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an ad hoc network system according to an embodiment of the present invention. A
エンドデバイス51,55とゲートウェイ58との間には、データ中継ノードとしての複数個(図1に示した例では4個)のルータ52,53,56,57が配置されている。図1において矢印で示した通り、ルータ52,53,56,57は、エンドデバイス51,55とゲートウェイ58との間で、無線通信によってデータを中継する。
Between the
温度センサ50は機器や室内等の温度を測定し、振動センサ54は機器等の振動を測定する。温度センサ50による温度の検出結果に関するデータ、及び振動センサ54による振動の検出結果に関するデータは、複数のルータ52,53,56,57間をマルチホップ方式で通信されて、最終的にゲートウェイ58に送られる。
The
ゲートウェイ58は図示しない電源ケーブルを介して外部電源に接続されており、ゲートウェイ58の動作に必要な電力は、この外部電源から供給される。一方、ルータ52,53,56,57は、乾電池やボタン電池等から電力供給を受けている。
The
産業向けアプリケーション、特に現場情報収集用のアプリケーションを設計する場合には、測定対象となる機器の配置場所は分かっている。そのため、温度センサ50、振動センサ54、及びエンドデバイス51,55を配置すべき場所は決まっている。また、ゲートウェイ58を配置する場所も決まっていることが多い。そこで、問題となるのは、ルータ52,53,56,57をどこに配置すればよいかということである。
When designing an industrial application, especially an application for collecting field information, the location of the device to be measured is known. Therefore, the place where the
アドホックネットワークシステムの設計では、故障や電池切れ等によってルータ52,53,56,57のいずれかが動作不能状態に陥った場合でも、エンドデバイス51,55とゲートウェイ58との接続が確保されるように、ルータ52,53,56,57の配置場所が定められる。また、全ルータ52,53,56,57の電池消費量を平準化すべく、特定のルータの負荷が過大とならないように、ルータ52,53,56,57の配置場所が定められる。つまり、本実施の形態に係るアドホックネットワークシステムの設計では、システムが対象としているアプリケーションの要請に応じて、エンドデバイスからどのルータを介してゲートウェイに至るかという計画ルートが、各ノードの配置場所に基づいて各エンドデバイスごとに予め定められている。例えば図1において太線の矢印で示した通り、エンドデバイス51に関しては、エンドデバイス51からルータ52,53をこの順に介してゲートウェイ58に至るルートが、計画ルートとして定められている。
In the design of the ad hoc network system, the connection between the
<ルーティングの前提>
本実施の形態に係るアドホックネットワークシステムを構築する場合、前提として、以下の作業を人間が行う。
<Premise of routing>
When constructing the ad hoc network system according to the present embodiment, a human being performs the following operations as a premise.
まず、システム設計(以下「ノード配置計画」と称す)を行う。すなわち、エンドデバイス51,55及びゲートウェイ58のそれぞれの配置場所を計画し、対象としているアプリケーションの要請に基づいて、ルータ52,53,56,57のそれぞれの配置場所を定める。その際、各ノードの配置場所に基づいて、各エンドデバイス51,55ごとに計画ルートも定める。
First, system design (hereinafter referred to as “node placement plan”) is performed. That is, the arrangement locations of the
次に、識別番号としてのデバイスIDを、各ノードごとに設定する。デバイスIDは、ノード間で重複がないように、各ノードごとに個別の値が割り当てられる。図1に示した例では、エンドデバイス51には「100」、エンドデバイス55には「200」、ルータ52には「10」、ルータ53には「11」、ルータ56には「20」、ルータ57には「21」、ゲートウェイ58には「0」のデバイスIDが、それぞれ設定されている。ここで、デバイスIDは、ノード配置前に各ノードごとに割り当てられた固有の識別番号であり、ルーティングプロトコルによって自動的に割り当てられるネットワークアドレス等とは異なる。
Next, a device ID as an identification number is set for each node. As the device ID, an individual value is assigned to each node so that there is no overlap between the nodes. In the example shown in FIG. 1, the
固有の番号であるデバイスIDを各ノードに付与することにより、以降のルーティングにおいて、デバイスIDによって各ノードを識別することが可能となる。 By assigning a unique device ID to each node, each node can be identified by the device ID in subsequent routing.
設定されたデバイスIDは、各ノードに内蔵されているメモリ等の記憶部に記憶される。例えば、エンドデバイス51に設定されているデバイスID=100は、エンドデバイス51に内蔵されている記憶部51mに記憶され、ルータ52に設定されているデバイスID=10は、ルータ52に内蔵されている記憶部52mに記憶され、ゲートウェイ58に設定されているデバイスID=0は、ゲートウェイ58に内蔵されている記憶部58mに記憶される。その他のノードについても同様である。
The set device ID is stored in a storage unit such as a memory built in each node. For example, the device ID = 100 set in the
また、各エンドデバイス51,55ごとに定められた計画ルートを、デバイスIDの組合せによって指定し、ゲートウェイ58に内蔵されている記憶部58mに、計画ルート情報として記憶する。図2は、計画ルート情報61を示す図である。上記の通り、エンドデバイス51に関しては、エンドデバイス51からルータ52,53をこの順に介してゲートウェイ58に至るルートが、計画ルートとして定められている。従って、計画ルート情報61の項目61aには、エンドデバイス51のデバイスID=100と、ルータ52のデバイスID=10と、ルータ53のデバイスID=11と、ゲートウェイ58のデバイスID=0とを用いて、エンドデバイス51に関する計画ルート(EP=100)が、「100,10,11,0」と記述されている。なお、エンドデバイス55に関しては、エンドデバイス55からルータ56,57をこの順に介してゲートウェイ58に至るルートが、計画ルートとして定められている。よって、計画ルート情報61の項目61bには、エンドデバイス55に関する計画ルート(EP=200)が、「200,20,21,0」と記述されている。
Also, the planned route determined for each
次に、図面やCAD等の配置図を参照することにより、ノード配置計画に基づいて、各ノードを、配置すべき場所にそれぞれ配置する。なお、ノードの誤配置を防止するため、デバイスIDを印字したラベルを各ノードに貼付するとともに、配置図にも各ノードのデバイスIDを付記しておき、両者のデバイスIDを確認しながら各ノードの配置を行うのが望ましい。 Next, by referring to a layout drawing such as a drawing or CAD, each node is placed at a place to be placed based on the node placement plan. In order to prevent misplacement of nodes, a label printed with a device ID is affixed to each node, and the device ID of each node is also attached to the layout diagram, and each node is checked while checking the device ID of both nodes. It is desirable to perform the arrangement.
ノード配置直後は、アドホックネットワークの機能により、自動的にネットワークが形成される。この段階では、エンドデバイス51,55とゲートウェイ58との間でどのようなルートが形成されているかは不確定である。
Immediately after the node arrangement, a network is automatically formed by the function of the ad hoc network. At this stage, it is uncertain what route is formed between the
<ルーティングの基本>
本発明は、アドホックネットワークシステムにおけるルーティング方式に関するものであり、標準規格された各種のルーティングプロトコルや、メーカー独自のルーティングプロトコルに、本発明に係る機能を付加(あるいは一部を変更)するのみで実現できるものである。従って、本発明に係る機能以外のルーティング機能については、本発明に係る機能が付加されるルーティングプロトコルの機能がそのまま使用される。
<Routing basics>
The present invention relates to a routing method in an ad hoc network system, and can be realized only by adding (or changing a part of) the functions according to the present invention to various standard routing protocols and manufacturer-specific routing protocols. It can be done. Therefore, for the routing function other than the function according to the present invention, the function of the routing protocol to which the function according to the present invention is added is used as it is.
リアクティブプロトコルでは、データ通信が必要になった場合に、ルートディスカバリが開始される。ここで、ルートディスカバリとは、データ送信元ノードがデータ送信先ノードまでのルートを検索する動作である。本実施の形態に係るアドホックネットワークシステムでは、データ送信元ノードはエンドデバイス51,55であり、データ送信先ノードはゲートウェイ58である。
In the reactive protocol, route discovery is started when data communication is required. Here, route discovery is an operation in which a data transmission source node searches for a route to a data transmission destination node. In the ad hoc network system according to the present embodiment, the data transmission source nodes are the
ルートディスカバリは、基本的には、そのアドホックネットワークが持つルーティングプロトコルに従って実行される。標準的なリアクティブプロトコルとしては、例えばAODVやDSR等がある。これらのプロトコルにおけるルートディスカバリの基本は、以下の通りである。まず、エンドデバイスから送出されたルートディスカバリ・パケット(ルート探索用パケット)が、ルータによってマルチホップされてゲートウェイに送られる。ルートディスカバリ・パケットを受信したゲートウェイは、返信パケットを送出する。ゲートウェイから送出された返信パケットは、同じくルータによって、ルートディスカバリ・パケットが経由したルートを逆向きにマルチホップされてエンドデバイスに送られる。その結果、エンドデバイスは、ゲートウェイからそれぞれ別のルートを経由して送られてきた複数の返信パケットを受信する。エンドデバイスは、多くの場合、複数の返信パケットによって規定される複数のルート候補の中でホップ数が最も少ないルートを、ゲートウェイまでのデータ送信ルートとして選択する。 Route discovery is basically executed according to the routing protocol of the ad hoc network. Examples of standard reactive protocols include AODV and DSR. The basics of route discovery in these protocols are as follows. First, the route discovery packet (route search packet) sent from the end device is multi-hopped by the router and sent to the gateway. The gateway that has received the route discovery packet sends a reply packet. The reply packet sent from the gateway is sent to the end device after being multi-hopped in the reverse direction by the router via the route discovery packet. As a result, the end device receives a plurality of reply packets sent from the gateway via different routes. In many cases, the end device selects a route having the smallest number of hops among a plurality of route candidates defined by a plurality of return packets as a data transmission route to the gateway.
ところで、AODVやDSR等の規格では基本部分のみが規定されており、ZigBee等へ実装するにあたっては、規格で規定されていない部分は独自に実装する必要がある。本発明では、AODVやDSR等の標準的なプロトコル(以下「ベースプロトコル」と称す)を基礎として、本発明に係る機能をベースプロトコルで規定されていない部分に付加することによって、所望の効果を得るものである。 By the way, in the standards such as AODV and DSR, only the basic part is defined, and when it is mounted on ZigBee or the like, it is necessary to independently mount the part not defined in the standard. In the present invention, based on a standard protocol (hereinafter referred to as “base protocol”) such as AODV or DSR, the function according to the present invention is added to a part not defined by the base protocol, thereby obtaining a desired effect. To get.
<本発明に係るルーティング機能>
図3〜5は、本実施の形態に係るルーティング機能を説明するための図である。以下、図1〜5を参照しつつ、エンドデバイス51とゲートウェイ58との間のルーティングについて説明する。図1,3を参照して、データ通信が必要になった場合、エンドデバイス51は、ベースプロトコルの機能に基づき、ルートディスカバリ・パケットを作成する。その後、本発明に係る機能に基づき、記憶部51mに記憶されている自己のデバイスID=100をルートディスカバリ・パケットに付加して、ルートディスカバリ・パケット62として送信する。図3に示したルートディスカバリ・パケット62のうちの「XXX」の部分は、ベースプロトコルが使用する内容である。
<Routing function according to the present invention>
3 to 5 are diagrams for explaining a routing function according to the present embodiment. Hereinafter, the routing between the
エンドデバイス51が自己のデバイスIDをルートディスカバリ・パケットに付加することにより、ルートディスカバリ・パケット62を受信した他のノードは、ルートディスカバリ・パケット62の送信元がエンドデバイス51であることを認識することができる。エンドデバイス51によってルートディスカバリ・パケットに付加されたデバイスID=100は、後にゲートウェイ58で行われる計画ルートの判定の際に参照されることとなる。
When the
図1を参照して、ルートディスカバリ・パケット62は、ルータ52,56によって受信される。図1,3を参照して、ルータ52は、本発明に係る機能に基づき、記憶部52mに記憶されている自己のデバイスID=10を、受信したルートディスカバリ・パケット62に付加して、ルートディスカバリ・パケット63として送信する。ルータ56についても同様である。
Referring to FIG. 1,
ルータ52が自己のデバイスIDをルートディスカバリ・パケット62に付加することにより、ルートディスカバリ・パケット63を受信した他のノードは、ルートディスカバリ・パケット63がエンドデバイス51からルータ52を経由して送られてきたことを認識することができる。ルータ52によってルートディスカバリ・パケット62に付加されたデバイスID=10は、後にゲートウェイ58で行われる計画ルートの判定の際に参照されることとなる。
When the
図1を参照して、ルートディスカバリ・パケット63は、ルータ53,57によって受信される。図1,3を参照して、ルータ53は、本発明に係る機能に基づき、記憶部53mに記憶されている自己のデバイスID=11を、受信したルートディスカバリ・パケット63に付加して、ルートディスカバリ・パケット64として送信する。ルータ57についても同様である。
Referring to FIG. 1,
ルータ53が自己のデバイスIDをルートディスカバリ・パケット63に付加することにより、ルートディスカバリ・パケット64を受信した他のノードは、ルートディスカバリ・パケット64がエンドデバイス51からルータ52,53を経由して送られてきたことを認識することができる。ルータ53によってルートディスカバリ・パケット63に付加されたデバイスID=10は、後にゲートウェイ58で行われる計画ルートの判定の際に参照されることとなる。
When the
図1を参照して、ルートディスカバリ・パケット64は、ゲートウェイ58によって受信される。図1,4を参照して、ゲートウェイ58は、ルートディスカバリ・パケット64のほかに、エンドデバイス51からルータ52,57をこの順に介して送られてきたルートディスカバリ・パケット65、エンドデバイス51からルータ56,53をこの順に介して送られてきたルートディスカバリ・パケット66、及びエンドデバイス51からルータ56,57をこの順に介して送られてきたルートディスカバリ・パケット67を受信する。つまり、本実施の形態の例では、4つのルートディスカバリ・パケット64〜67によって規定される4つのルート候補が存在する。
Referring to FIG. 1,
図2,4を参照して、次に、ゲートウェイ58は、本発明に係る機能に基づき、受信したルートディスカバリ・パケット64〜67と、エンドデバイス51に関する計画ルート情報61(項目61a)とを比較し、4つのルート候補の中から計画ルートを優先してデータ送信ルートとして選択する。具体的に、ゲートウェイ58は、ルートディスカバリ・パケット64〜67に記述されているデバイスIDの組合せの中に、項目61aで指定されているデバイスIDの組合せ(但し、ゲートウェイ58のデバイスID=0を除く)に一致するものが存在するか否かを判定する。
2 and 4, next, the
正しくシステム設計がされており、計画ルートを構成するルータに故障や電池切れ等が発生していない場合には、ルートディスカバリ・パケットによって規定されるルート候補の中に、計画ルートが含まれているはずである。本実施の形態の例では、ルートディスカバリ・パケット64に記述されているデバイスIDの組合せ(100,10,11)が、項目61aで指定されているデバイスIDの組合せ(100,10,11)に一致している。この場合、ゲートウェイ58は、エンドデバイス51に関する計画ルートを、データ送信ルートして選択する。これにより、ルートディスカバリ・パケット65〜67によって規定される他のルート候補よりも優先的に、計画ルートがデータ送信ルートとして選択されることになる。データ送信ルートの選択が、エンドデバイス51ではなくゲートウェイ58によって行われるため、電池駆動であるエンドデバイス51の負荷を軽減でき、電力消費を抑制することができる。残りの3つのルート候補に対応するルートディスカバリ・パケット65〜67に対しては、ゲートウェイ58は何らの処理も行わない。
If the system is designed correctly and there is no failure or battery exhaustion in the router that constitutes the planned route, the planned route is included in the route candidates specified by the route discovery packet. It should be. In the example of the present embodiment, the device ID combination (100, 10, 11) described in the
一方、計画ルートを構成するルータに故障や電池切れ等が発生している場合や、遮蔽物によって電波障害が生じている場合には、ルートディスカバリ・パケットによって規定されるルート候補の中に、計画ルートが含まれていないはずである。従って、ルートディスカバリ・パケット64〜67に記述されているデバイスIDの組合せの中に、項目61aで指定されているデバイスIDの組合せ(但し、ゲートウェイ58のデバイスID=0を除く)に一致するものが存在しないこととなる。この場合、ゲートウェイ58は、ベースプロトコルに基づきルーティングを続行する。例えば上記の通り、ゲートウェイ58は返信パケットを送出し、エンドデバイス51は、ゲートウェイ58からルータ52,53,56,57を介して送られてきた複数の返信パケットによって規定される複数のルート候補の中で例えばホップ数が最も少ないルートを、データ送信ルートとして選択する。このように、計画ルートが通信不能の状態に陥っている場合には、ベースプロトコルの機能に基づいて計画ルートとは異なるルートがデータ送信ルートとして選択されるため、エンドデバイス51とゲートウェイ58との間で通信可能な状態は保たれる。
On the other hand, if the router that constitutes the planned route has a failure, battery exhaustion, etc., or if there is a radio interference due to a shielding object, the route candidate specified by the route discovery packet The route should not be included. Accordingly, the device ID combinations described in the
計画ルートがデータ送信ルートとして選択された場合の処理について、続けて説明する。図5を参照して、ゲートウェイ58は、ベースプロトコルの機能に基づき、返信パケットを作成する。その後、本発明に係る機能に基づき、エンドデバイス51に関する計画ルートを構成するデバイスIDの組合せ(100,10,11,0)と、計画ルートが選択されたことを示す情報(OPT)とを、返信パケットに付加して、返信パケット68として送信する。返信パケット68のうちの「YYY」の部分は、ベースプロトコルが使用する内容である。
Processing when the planned route is selected as the data transmission route will be described subsequently. Referring to FIG. 5,
返信パケット68は、計画ルートのみを逆にたどってエンドデバイス51まで送られる。返信パケット68には計画ルートを構成するデバイスIDの組合せ(100,10,11,0)が記述されているため、各ルータはこれを参照することにより、返信パケット68の次の送信先を特定する。例えば、ルータ53は、受信した返信パケット68に記述されているデバイスIDの組合せ(100,10,11,0)を参照し、自己のデバイスID=11の前に記述されているデバイスIDが「10」であることに基づいて、デバイスIDが「10」であるルータ52のみに返信パケット68を送信する。このようにして、返信パケット68は、ゲートウェイ58からルータ53,52をこの順に介して、エンドデバイス51に送られる。
The
計画ルートのみを逆にたどって返信パケット68が送信されるため、計画ルートを構成しないルータ56,57は、返信パケット68の送信処理には関与しない。従って、ルータ56,57の負荷を軽減できるため、電池駆動であるルータ56,57の電力消費を抑制することができる。
Since the
返信パケット68を受信したエンドデバイス51は、返信パケット68に「OPT」が含まれていることにより、返信パケット68に記述されているルートが計画ルートであることを識別する。そして、エンドデバイス51は、計画ルートをデータ送信ルートとして決定し、計画ルートを介してゲートウェイ58にデータを送信する。
The
なお、過去のルート履歴を保存可能なキャッシュメモリをエンドデバイスに持たせ、データ送信ルートとしての計画ルートを、このキャッシュメモリに保存しておく構成としてもよい。この場合、次回以降はルートディスカバリを行うことなく、キャッシュメモリから読み出した計画ルートを介して、ゲートウェイと通信することが可能となる。 A configuration may be adopted in which the end device has a cache memory capable of storing past route history, and a planned route as a data transmission route is stored in the cache memory. In this case, it is possible to communicate with the gateway via the planned route read from the cache memory without performing route discovery thereafter.
以下、上記の説明と一部重複するが、本実施の形態に係るアドホックネットワークシステムにおける処理を、各ノードごとに分けて説明する。 Hereinafter, although partially overlapping with the above description, processing in the ad hoc network system according to the present embodiment will be described separately for each node.
<エンドデバイス51,55の処理>
図6は、エンドデバイスにおける処理の流れを示すフローチャートである。まずステップSP101においてエンドデバイスは、ルートディスカバリ・パケットを作成する。次にステップSP102において、自己のデバイスIDをルートディスカバリ・パケットに付加して、図3に示したルートディスカバリ・パケット62を作成する。次にステップSP103において、ルートディスカバリ・パケット62を送信する。
<Processing of
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in the end device. First, in step SP101, the end device creates a route discovery packet. Next, in step SP102, the self device ID is added to the route discovery packet to create the
その後しばらく待ち、次にステップSP104において、ゲートウェイ58から送られてきた返信パケットを受信する。次にステップSP105において、返信パケットの内容を確認し、返信パケットによって規定されるルートが計画ルートであるか否かを判定する。具体的には、返信パケットに「OPT」が含まれている場合には、そのルートは計画ルートであると判定し、一方、「OPT」が含まれていない場合には、そのルートは計画ルートではないと判定する。
Then, after waiting for a while, in step SP104, the reply packet sent from the
返信パケットによって規定されるルートが計画ルートである場合、つまりステップSP105における判定の結果が「YES」である場合は、次にステップSP106において、計画ルートをデータ送信ルートとして決定する。 If the route defined by the reply packet is a planned route, that is, if the result of determination in step SP105 is “YES”, then in step SP106, the planned route is determined as the data transmission route.
一方、そのルートが計画ルートではない場合、つまりステップSP105における判定の結果が「NO」である場合は、次にステップSP107において、予め定められた一定時間が経過したか否かを判定する。つまり、タイムアウトか否かの判定を行う。 On the other hand, if the route is not a planned route, that is, if the result of determination in step SP105 is “NO”, then in step SP107, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. That is, it is determined whether or not a timeout has occurred.
タイムアウトではない場合、つまりステップSP107における判定の結果が「NO」である場合は、次にステップSP108において、他の返信パケットを受信する。タイムアウトであると判定されるまでの間、エンドデバイスは返信パケットの受信を行う。 If it is not time-out, that is, if the result of determination in step SP107 is “NO”, then another reply packet is received in step SP108. The end device receives the return packet until it is determined that the time is out.
タイムアウトである場合、つまりステップSP107における判定の結果が「YES」である場合は、次にステップSP109において、ベースプロトコルの機能に基づき、それまでに受信した複数の返信パケットに基づいてデータ送信ルートを選択する。例えば上記の通り、それまでに受信した複数の返信パケットによって規定される複数のルート候補の中でホップ数が最も少ないルートを、データ送信ルートとして選択する。 If it is time-out, that is, if the result of determination in step SP107 is “YES”, then in step SP109, based on the function of the base protocol, the data transmission route is determined based on the plurality of reply packets received so far. select. For example, as described above, a route having the smallest number of hops among a plurality of route candidates defined by a plurality of reply packets received so far is selected as a data transmission route.
<ルータ52,53,56,57の処理>
図7は、ルータにおける処理の流れを示すフローチャートである。まずステップSP201においてルータは、前段のルータ又はエンドデバイスから、ルートディスカバリ・パケットを受信する。次にステップSP202において、受信したルートディスカバリ・パケットに自己のデバイスIDを付加する。次にステップSP203において、デバイスIDを付加したルートディスカバリ・パケットを、次段のルータ又はゲートウェイ58に送信する。
<Processing of
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of processing in the router. First, in step SP201, the router receives a route discovery packet from the preceding router or end device. Next, in step SP202, its own device ID is added to the received route discovery packet. Next, in step SP203, the route discovery packet with the device ID added is transmitted to the router or
その後しばらく待ち、次にステップSP204において、ゲートウェイ58から送られてきた返信パケットを受信する。次にステップSP205において、受信した返信パケットを、次段のルータ又はエンドデバイスに送信する。ステップSP204で受信した返信パケットが図5に示した返信パケット68である場合には、返信パケット68に記述されているデバイスIDに基づいて、返信パケット68の次の送信先を特定する。
Then, after waiting for a while, in step SP204, a reply packet sent from the
なお、計画ルートがデータ送信ルートとして選択される場合には、計画ルートに属さないルータは返信パケットの送信処理に関与しないため、ステップSP204,SP205を実行しない。 When the planned route is selected as the data transmission route, the routers that do not belong to the planned route are not involved in the reply packet transmission processing, and thus do not execute steps SP204 and SP205.
<ゲートウェイ58の処理>
図8は、ゲートウェイにおける処理の流れを示すフローチャートである。まずステップSP301においてゲートウェイは、エンドデバイス及びルータの各デバイスIDが付加されたルートディスカバリ・パケットを受信する。次にステップSP302において、受信したルートディスカバリ・パケットと、図2に示した計画ルート情報61とを比較することにより、受信したルートディスカバリ・パケットによって規定されるルートが、計画ルートであるか否かを判定する。
<Processing of
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of processing in the gateway. First, in step SP301, the gateway receives a route discovery packet to which device IDs of end devices and routers are added. Next, in step SP302, by comparing the received route discovery packet with the
そのルートが計画ルートである場合、つまりステップSP302における判定の結果が「YES」である場合は、ステップSP303において返信パケットを作成した後、ステップSP304において、計画ルートを構成するデバイスIDの組合せと、計画ルートを採用したことを示す情報(図5に示したOPT)とを、返信パケットに付加する。次にステップSP305において、これらの情報が付加された返信パケットを送信する。 If the route is a planned route, that is, if the result of determination in step SP302 is “YES”, after creating a reply packet in step SP303, in step SP304, a combination of device IDs constituting the planned route; Information indicating that the planned route is adopted (OPT shown in FIG. 5) is added to the reply packet. Next, in step SP305, a reply packet to which these pieces of information are added is transmitted.
一方、ステップSP301で受信したルートディスカバリ・パケットによって規定されるルートが計画ルートではない場合、つまりステップSP302における判定の結果が「NO」である場合は、次にステップSP306において、予め定められた一定時間が経過したか否かを判定する。つまり、タイムアウトか否かの判定を行う。 On the other hand, if the route defined by the route discovery packet received in step SP301 is not a planned route, that is, if the result of determination in step SP302 is “NO”, then in step SP306, a predetermined constant value is set. Determine whether the time has passed. That is, it is determined whether or not a timeout has occurred.
タイムアウトではない場合、つまりステップSP306における判定の結果が「NO」である場合は、ステップSP301において、他のルートディスカバリ・パケットを受信する。その後ステップSP302において、受信した他のルートディスカバリ・パケットによって規定されるルートが、計画ルートであるか否かを判定する。計画ルートである又はタイムアウトであると判定されるまでの間、ゲートウェイはルートディスカバリ・パケットの受信を行う。 If it is not time-out, that is, if the result of determination in step SP306 is “NO”, another route discovery packet is received in step SP301. Thereafter, in step SP302, it is determined whether or not the route defined by the received other route discovery packet is a planned route. Until it is determined that the route is a planned route or a timeout, the gateway receives a route discovery packet.
タイムアウトである場合、つまりステップSP306における判定の結果が「YES」である場合は、次にステップSP307において、ベースプロトコルの機能に基づき、受信した全てのルートディスカバリ・パケットに対する返信パケットを生成する。次にステップSP305において、生成した返信パケットを送信する。 If it is time-out, that is, if the result of determination in step SP306 is “YES”, then in step SP307, reply packets for all received route discovery packets are generated based on the function of the base protocol. Next, in step SP305, the generated reply packet is transmitted.
本実施の形態に係るアドホックネットワークシステムによると、計画ルートを構成するルータに故障や電池切れ等が発生していたり、電波障害が生じている等の特別の場合を除いて、計画ルートがデータ送信ルートとして選択される。計画ルートは、アプリケーションの要請を反映したノード配置計画に基づいて予め設定された理想ルートである。従って、計画ルートを優先的にデータ送信ルートとして選択することにより、ルータの電池消費量の平準化等のアプリケーションの要請を満足することができる。 According to the ad hoc network system according to the present embodiment, the planned route transmits data except in special cases such as when a router constituting the planned route has a failure, a battery has run out, or a radio wave interference has occurred. Selected as root. The planned route is an ideal route set in advance based on the node arrangement plan reflecting the request of the application. Therefore, by selecting the planned route preferentially as the data transmission route, it is possible to satisfy a request for an application such as leveling of the battery consumption of the router.
51,55 エンドデバイス、52,53,56,57 ルータ、58 ゲートウェイ、51m,52m,53m,55m,56m,57m,58m 記憶部、61 計画ルート情報、62〜67 ルートディスカバリ・パケット、68 返信パケット。
51, 55 End device, 52, 53, 56, 57 Router, 58 Gateway, 51m, 52m, 53m, 55m, 56m, 57m, 58m Storage unit, 61 Planned route information, 62-67 Route discovery packet, 68 Reply packet .
Claims (5)
データ送信先ノードと、
前記データ送信元ノードと前記データ送信先ノードとの間でデータを中継する複数のデータ中継ノードと
を備え、
前記データ送信先ノードは、前記データ送信元ノードから前記複数のデータ中継ノードのうちの特定のデータ中継ノードを介して前記データ送信先ノードに至るまでの、予め定められた計画ルートを記憶する記憶部を有しており、
前記データ送信元ノードは、ルート探索用パケットを前記複数のデータ中継ノードに送信する機能を有しており、
前記複数のデータ中継ノードの各々は、前記データ送信元ノード又は前段のデータ中継ノードから受信した前記ルート探索用パケットを、次段のデータ中継ノード又は前記データ送信先ノードに送信する機能を有しており、
前記データ送信先ノードは、前記複数のデータ中継ノードから複数のルート探索用パケットを受信し、前記複数のルート探索用パケットによって規定される複数のルート候補の中から、前記計画ルートを優先してデータ送信ルートとして選択する機能を有している、アドホックネットワークシステム。 A data source node;
A data destination node;
A plurality of data relay nodes that relay data between the data source node and the data destination node;
The data transmission destination node stores a predetermined planned route from the data transmission source node to the data transmission destination node through a specific data relay node of the plurality of data relay nodes. Have
The data transmission source node has a function of transmitting a route search packet to the plurality of data relay nodes,
Each of the plurality of data relay nodes has a function of transmitting the route search packet received from the data transmission source node or the previous data relay node to the next data relay node or the data transmission destination node. And
The data transmission destination node receives a plurality of route search packets from the plurality of data relay nodes, and prioritizes the planned route from among a plurality of route candidates defined by the plurality of route search packets. An ad hoc network system having a function of selecting as a data transmission route.
前記データ送信元ノードは、前記ルート探索用パケットに自身の前記識別番号を付加して送信する機能を有しており、
前記複数のデータ中継ノードの各々は、受信した前記ルート探索用パケットに自身の前記識別番号を付加して送信する機能を有しており、
前記データ送信先ノードは、受信した前記複数のルート探索用パケットの中に、ルート探索用パケットに付加されている前記識別番号の組合せが、前記計画ルートで指定されている前記識別番号の組合せに一致するものが存在する場合、前記計画ルートを前記データ送信ルートとして選択する機能を有している、請求項2に記載のアドホックネットワークシステム。 The planned route is specified by a combination of the identification numbers,
The data transmission source node has a function of transmitting the route search packet with its identification number added thereto,
Each of the plurality of data relay nodes has a function of adding the identification number to the received route search packet and transmitting the packet.
In the data destination node, the combination of the identification numbers added to the route search packet among the plurality of received route search packets is changed to the combination of the identification numbers specified in the planned route. The ad hoc network system according to claim 2, having a function of selecting the planned route as the data transmission route when a match exists.
The planned route is an arrangement of each of the data transmission source node, the data transmission destination node, and the plurality of data relay nodes according to a request of an application targeted by the system at the time of designing the ad hoc network system. The ad hoc network system according to claim 1, which is determined based on a location.
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2005
- 2005-01-14 JP JP2005007134A patent/JP2006197288A/en active Pending
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