JP2006211375A - 無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線アドホックネットワーク上で中継端末を介して通信を行う通信経路を予め処理負荷の低い無線端末を中継端末に選んで構築すること。
【解決手段】 無線端末Ａ〜無線端末Ｃ〜無線端末Ｅの第１の通信経路２０１と、無線端末Ａ〜無線端末Ｃ〜無線端末Ｇの第２の通信経路２０２とが形成されている状況において無線端末Ａと無線端末Ｈとの間に通信経路を構築する場合、無線端末Ｄでは、高負荷の無線端末Ｃからの経路要求メッセージが低負荷の無線端末Ｆからの経路要求メッセージよりも先に受信されるが、低負荷の無線端末Ｆからの経路要求メッセージが選択される。これによって、無線端末Ａ〜無線端末Ｃ〜無線端末Ｄ〜無線端末Ｈとなる最短ホップ数の経路ではなく、無線端末Ａ〜無線端末Ｂ〜無線端末Ｆ〜無線端末Ｄ〜無線端末Ｈとなり、ホップ数は１つ多いが処理負荷の高い無線端末Ｃを外した通信経路が確立される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線端末同士が互いに通信を行う無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法に関する。

無線アドホックネットワークでは、データパケットの発信元である送信元端末と当該データパケットの送信先である宛先端末とが距離などの関係で直接通信できない場合に、途中に存在する１又は複数の無線端末が利用できる場合は、送信元端末は、それらの無線端末を中継端末として利用して宛先端末に向けてデータパケットを送信することができる。そして、中継転送路に存在する無線端末の負荷状態（トラヒック）を分散させる方法として、例えば、特許文献１では、高処理負担の中継端末に隣接する端末から転送可能なルートを検索して低処理負担の端末に通信経路を変更するトラヒック分散方法が開示されている。以下、図５、図６を参照してその概要を説明する。

図５は、従来技術による無線アドホックネットワークのトラヒック分散方法を説明するのに用いるシステム図である。図６は、図５に示す無線アドホックネットワークにおいて通信経路を変更形成する処理手順を説明するシーケンス図である。

図５において、Ｑ〜Ｙは、無線端末である。そのうち、Ｑ〜Ｗは、複数の送信元端末から複数の宛先端末への通信経路上にある端末であり、ＸおよびＹは、前記通信経路を構成しない周辺端末である。ここでは、何らかの方法によってＱ→Ｔ→Ｕ、Ｒ→Ｔ→ＶおよびＳ→Ｔ→Ｗの３つの通信経路によってデータパケットが転送されているものとする。中継端末Ｔと周辺端末Ｘまたは周辺端末Ｙは、通信可能範囲を越えているか、或いは間に遮蔽物があり通信できない状態にあるものとする。また、中継端末Ｔの処理負担の度合いは高いが、周辺端末Ｘと周辺端末Ｙの処理負担の度合いは低いものとする。図５に示す全ての無線端末は、通信経路に関するルーティングテーブルを保持し、このルーティングテーブルによって通信経路を制御している。

図６では、説明を簡単化するために、代表例として無線端末Ｑ、Ｔ、Ｕ、Ｘの動作を取り上げ示している。図６において、まず、中継端末Ｔは、処理負担が高くなり、予め定めた閾値を越えると、処理負担が高いことを認識する（ステップＳ６０１）。そして、通信経路変更を要求するメッセージである「転送要求メッセージ」を作成する（ステップＳ６０２）。通信経路変更を要求する転送要求メッセージには、中継端末Ｔの負担度合いおよび自端末が中継している全ての通信経路情報が記述されている。中継端末Ｔは、この転送要求メッセージをブロードキャスト送信する（ステップＳ６０３）。

中継端末Ｔからブロードキャスト送信された転送要求メッセージを受信した無線端末Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれ、その転送要求メッセージに記述されている通信経路から、転送を行うルートを構築するための無線端末を認識する（ステップＳ６０４、Ｓ６０６）。例えば、端末Ｑが検索する相手は端末Ｕであり、同じく端末Ｒは端末Ｖを検索し、端末Ｓは端末Ｗを検索する。また、端末Ｕが検索する相手は端末Ｑであり、同じく端末Ｖは端末Ｒを検索し、端末Ｗは端末Ｓを検索する。そして、検索結果に基づいて端末Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれ転送検索メッセージを作成し、ブロードキャスト送信する（ステップＳ６０５、Ｓ６０７）。この転送検索メッセージは、中継端末Ｔの負担度合いとルート情報（例えば端末Ｑの場合は端末Ｕへのルート情報）とからなる。

端末Ｑおよび端末Ｕからブロードキャスト送信された転送検索メッセージを端末Ｘが受信すると（ステップＳ６０８、Ｓ６０９）、端末Ｘは、その転送検索メッセージ中に記述されているルート情報によって、端末Ｑは端末Ｕと、また、端末Ｕは端末Ｑと通信可能な端末を探していることを判断する。この端末Ｑおよび端末Ｕからの転送検索メッセージを受信して端末Ｘは、端末Ｑと端末Ｕを中継することが可能であるか否かを判断する（ステップＳ６１０）。そして、この判断結果、中継することが可能である場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）は、自端末Ｘの負担度合いと転送検索メッセージに記述されている中継端末Ｔの負担度合いとを比較し（ステップＳ６１１）、ステップＳ６１２に進む。

ステップＳ６１２では、中継端末Ｔの負担度合いと自端末Ｘの負担度合いとの差を求め閾値との大小関係を比較する。比較結果、中継端末Ｔの負担度合いが自端末Ｘの負担度合いに比べて閾値よりも大きいとき（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）は、端末Ｑと端末Ｕとの通信経路のデータパケットを中継転送することが可能であると判断する（ステップＳ６１３）。次に、端末Ｘは、データパケットを転送可能であることを伝える転送応答メッセージを生成し、端末Ｑと端末Ｕに対してユニキャスト送信を行う（ステップＳ６１４）。ここで、中継端末Ｔの負担度合いと端末Ｘの負担度合いの差が、閾値よりも小さいと判断された場合は（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、転送応答メッセージは送信されない。

転送応答メッセージを受信した端末Ｑは、中継端末Ｔに対して、Ｑ→Ｔ→Ｕのルート情報の削除を要求する（ステップＳ６１５）。中継端末Ｔは、端末Ｑから送信された通信経路情報削除の要求を受けて、Ｑ→Ｔ→Ｕのルート情報を削除する（ステップＳ６１６）。上記の通信経路変更の処理により、通信経路Ｑ→Ｘ→Ｕが確立される。

以上のように、処理負担の高い中継端末から処理負担の低い端末に通信経路を変更することによってトラヒックを分散させることが可能となる。
特開２００１−２７４８０１号公報

しかしながら、上記の従来技術におけるトラヒック分散方法では、データ転送を行っている中継端末において処理負担が予め定められた閾値よりも高くなってから代替経路の検索を行うので、処理負担が予め定められた閾値を超えるまでの間に行われる新経路構築のための制御パケットの送出が更なる処理負荷の上昇を招いてしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、無線アドホックネットワーク上で中継端末を介して通信を行う通信経路を予め処理負荷の低い無線端末を中継端末に選んで構築することができる無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明に係る無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法は、無線端末同士が互いの間に介在する１以上の無線端末を中継端末として利用して通信を行う無線アドホックネットワークにおいて、前記中継端末を介した通信経路を送信元端末が発行する経路要求メッセージに基づき構築する場合に、前記経路要求メッセージを受信した各無線端末が、自端末での処理負荷を負荷カウントとして前記経路要求メッセージに反映させてブロードキャスト送信する工程と、所定時間内に同一宛先の経路要求メッセージを重複受信した場合に、前記負荷カウントが大きくない方の経路要求メッセージを選択して、或いは当該負荷カウントが同じである場合はホップ数の小さい方の経路要求メッセージを選択してブロードキャスト送信する工程とを具備するようにした。

この方法によれば、無線アドホックネットワーク上に中継端末を介した通信経路を構築する場合に、自端末から送信元に向かう経路に、負荷カウントが大きくない、或いはホップ数が小さい経路要求メッセージを送信した近隣の無線端末を中継端末に選択して配置する形で、順々に宛先端末まで転送経路が形成される。したがって、本発明を適用して構築した通信経路では、処理負荷の低い中継端末を選んでデータパケットの転送が行えるので、経路構築後に経路変更処理が発生する頻度を少なくすることができる。

本発明に係る無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法は、上記の発明において、前記経路要求メッセージを受信した無線端末が宛先端末である場合に当該宛先端末は、複数の無線端末がブロードキャスト送信する経路要求メッセージのうち所定の待ち時間内に重複受信された経路要求メッセージについてのみ、前記負荷カウントが大きくない方の経路要求メッセージを選択する、或いは当該負荷カウントが同じである場合はホップ数の小さい方の経路要求メッセージを選択する処理を行って経路を決定する工程を具備するようにした。

この方法によれば、宛先端末では、待ち時間の経過を待って経路を決定するので、適切な負荷分散を図ることができる。この待ち時間は、経路構築に要する時間と負荷分散の割合との兼ね合いで定められる。したがって、アプリケーションの性質に応じた経路構築を行うことができる。

本発明に係る無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法は、上記の発明において、前記処理負荷には、パケット転送負荷、バッテリ残量、ネットワークへの参加意思有無のうち少なくともいずれか１つが採用されるようにした。

この方法によれば、通信経路の構築時に選択する中継端末をパケット転送負荷、バッテリ残量、ネットワークへの参加意思有無など、各種の観点から定めることができる。

本発明によれば、無線アドホックネットワーク上で中継端末を介して通信を行う通信経路を予め処理負荷の低い無線端末を中継端末に選んで構築することができるので、経路構築後に経路変更処理が発生する頻度を少なくすることができる。

本発明の骨子は、経路探索において、各無線端末が、自端末での処理負荷（パケット転送負荷、バッテリ残量、ネットワークへの参加意思有無）を負荷カウントとして中継転送する経路要求メッセージに反映させ、同一宛先の経路要求メッセージを重複受信した場合に、先に受信した経路要求メッセージを選択するのではなく、負荷カウントが大きくない方の経路要求メッセージを選択する、或いは負荷カウントが同じである場合はホップ数の小さい方の経路要求メッセージを選択することによって、自端末から送信元に向かう経路の最適化を図ることである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係る無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法を実施する無線端末の構成例を示すブロック図である。図１に示す無線端末１００は、送受信アンテナ１０１と、サーキュレータ１０２と、無線送信部１０３と、無線受信部１０４と、制御部１０５と、データパケット送受信処理部１１１と、データパケット中継処理部１１２と、経路要求パケット処理部１１３と、経路応答パケット処理部１１４と、経路記憶部１１５と、経路表記憶部１１６とを備えている。

図１において、送受信アンテナ１０１にて送受信される無線信号には、データパケットの他に、各種のトラヒック制御に用いる制御パケットが含まれている。図１では、その制御パケットとして、経路要求パケット（以降、「経路要求メッセージ」という）及び経路応答パケット（以降、「経路応答メッセージ」という）を用いて新たな通信経路を構築する場合の構成例が示されている。

送受信アンテナ１０１にて受信された無線信号は、サーキュレータ１０２を介して無線受信部１０４に入力される。無線受信部１０４は、受信された無線信号に復調処理等を施して制御部１０５に与える。無線送信部１０３は、制御部１０５から受け取ったパケットに符号化処理・変調処理等を施して無線信号を生成し、サーキュレータ１０２を介して送受信アンテナ１０１に与え、無線送信させる。

経路表記憶部１１６には、無線アドホックネットワーク上において構築された通信経路のうち自端末が含まれる１以上の経路表が格納されている。制御部１０５は、この経路表記憶部１１６に格納される経路表に基づき、端末間の通信に関する自端末の関与状況を管理し、それに応じた動作制御を行うようになっている。

即ち、制御部１０５は、データパケット送受信処理部１１１からデータパケットを受け取ると、経路表記憶部１１６を検索し、宛先端末が存在する場合は、経路表記億部１１６から取り出した宛先端末の指定ないしは中継端末を経由する指定を行って無線送信部１０３に与える。また、制御部１０５は、無線受信部１０４から受け取ったデータパケットが、自端末宛であるときは、データパケット送受信処理部１１１に与える一方、自端末宛でないときは、データパケット中継処理部１１２に与える。そして、データパケット中継処理部１１２から受け取ったデータパケットを経路表記憶部１１６から取り出した中継端末を経由する指定を行って無線送信部１０３に与える。

そして、制御部１０５は、データパケット送受信処理部１１１から受け取ったデータパケットの宛先端末が経路表記憶部１１６を検索しても存在しない場合には、後述するように、経路要求パケット処理部１１３と経路応答パケット処理部１１４とを制御して自端末（送信元端末）から宛先端末に至る新たな通信経路を構築するが、その過程において選択した各無線端末を経路記憶部１１５に逐一記憶し、新たな通信経路の構築が完了すると、その新たな通信経路を経路表記憶部１１６に転記する。このようにして、経路表記憶部１１６には、無線アドホックネットワーク上において構築された通信経路のうち自端末が含まれる１以上の経路表が格納される。

以下、図１〜図４を参照して、無線アドホックネットワーク上において新たな通信経路を構築する動作について説明する。図２は、図１に示す無線端末を用いて構成される無線アドホックネットワークにおいて実施される通信経路の構築方法を説明するためのシステム図である。図３は、図２に示す無線アドホックネットワークにおいて通信経路を新たに構築する処理手順を説明するシーケンス図である。図４は、図３に示す経路要求メッセージ受信処理の詳細を説明するフローチャートである。

図２において、Ａ〜Ｈは、無線アドホックネットワークを構成する無線端末であり、それぞれ、無線アドホックネットワーク上において送信元端末となり、宛先端末となり、また中継端末となることができる。実線双方向矢印で示す無線端末同士は直接通信できる関係にある。このように、無線アドホックネットワーク上においては、直接通信できる関係にある無線端末と、直接通信できない関係にある無線端末とが混在する。

図２では、既に無線端末Ａ〜無線端末Ｃ〜無線端末Ｅの通信経路（第１の通信経路２０１）と、無線端末Ａ〜無線端末Ｃ〜無線端末Ｇの通信経路（第２の通信経路２０２）とが形成されている。即ち、第１の通信経路２０１では、無線端末Ａと無線端末Ｅとの間でのデータパケットの送受信が無線端末Ｃを中継端末として行われ、第２の通信経路２０２では、無線端末Ａと無線端末Ｇとの間でのデータパケットの送受信が無線端末Ｃを中継端末として行われている状況にある。そして、無線端末Ｂ、Ｄ、Ｆ及びＨは、それぞれ、第１の通信経路２０１及び第２の通信経路２０２に介在しない無線端末であるとしている。

ここでは、このような状況において、無線端末Ａにて、無線端末Ｈとの通信要求が発生し、新たに無線端末Ａから無線端末Ｈに至る通信経路を構築する場合について説明する。この場合、中継端末となり得る無線端末のうち、無線端末Ｃは、既に第１の通信経路２０１及び第２の通信経路２０２において中継端末となっているので、処理負荷が高くなっている（高負荷）。一方、第１の通信経路２０１及び第２の通信経路２０２に存在しない無線端末Ｂ、無線端末Ｆ、無線端末Ｄは、それぞれ処理負荷は低い状況にある（低負荷）。

図３において、無線端末Ａは、無線端末Ｈに対する通信要求が発生すると、まず、自らの経路表記憶部１１６を検索し、無線端末Ｈへの経路表が存在すれば（これは、過去において無線端末Ｈへの経路が構築されている場合である）、即座に次ホップの無線端末に接続要求メッセージを送信する。一方、経路表に無線端末Ｈへの経路が存在しない場合は、無線端末Ｈへの経路を検索するための経路要求メッセージを生成し、ネットワークにブロードキャスト送信する（ステップＳ３０１）。

この経路要求メッセージには、メッセージを一意に識別するためのメッセージＩＤと、経路上に負荷の高い無線端末が存在することを示す負荷カウントと、最終的に経路が何ホップで構築されるかを示すホップカウントとが含まれている。今の例では無線端末Ａは、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝０、ホップカウント＝０とした経路要求メッセージを生成し、ネットワークにブロードキャスト送信する。

無線端末Ａと直接通信可能な関係にある無線端末Ｂ、Ｃは、ブロードキャストされた無線端末Ｈ宛の経路要求メッセージをそれぞれ受信すると（ステップＳ３０２）、経路要求メッセージ受信処理を図４に示す手順で行い、その処理結果を受信した経路要求メッセージに反映し、それをブロードキャスト送信する（ステップＳ３０３）。

図４において、無線端末Ｂ、Ｃは、まず、今回受信した経路要求メッセージが、予め定められた一定期間内に重複して受け取られていないかを判断する（ステップＳ４０１）。重複検出には、経路要求メッセージに含まれる送信元と宛先の組及びメッセージＩＤが用いられる。今の例では、今回受信した経路要求メッセージは重複メッセージでは無いので（Ｓ４０１：Ｎｏ）、ステップＳ４０５〜ステップＳ４０８の処理に進む。

ステップＳ４０５では、無線端末Ｂ、Ｃは、当該経路要求メッセージに格納されている送信元と宛先の組、メッセージＩＤ、負荷カウント及びホップカウントを記憶する。ステップＳ４０６では、宛先端末からの経路応答メッセージの転送用に、今回受信した経路要求メッセージを自端末に直接送信した隣接端末（送信元Ａへの次ホップ）、つまり無線端末Ａを経路記憶部１１５に記憶する。

次いで、ステップＳ４０７では、自端末の処理負荷を負荷カウントに反映する。今の例では、無線端末Ｂは、現在パケット転送を行っていないので、負荷カウントの変更を行う必要は無いが、無線端末Ｃは、既に２つの通信経路上の中継端末としての役割を果たしているので、その負荷に見合った負荷カウントの反映を行う。

そして、ステップＳ４０８では、中継端末の存在を示すために、経路要求メッセージ内のホップ数を１つだけインクリメントする。無線端末Ｂ、Ｃは、以上の経路要求メッセージ受信処理を行った後、無線端末Ｈ宛の経路要求メッセージを再びネットワークにブロードキャスト送信する。無線端末Ｂがブロードキャスト送信する経路要求メッセージは、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝０、ホップカウント＝１である。無線端末Ｃがブロードキャスト送信する経路要求メッセージは、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝２、ホップカウント＝１である。

図３において、無線端末Ｂと直接通信可能な関係にある無線端末Ｆと、無線端末Ｃと直接通信可能な関係にある無線端末Ｅ、Ｄ、Ｇとが、それぞれ無線端末Ｈ宛の経路要求メッセージを受信する（ステップＳ３０４）。無線端末Ｅ、Ｄ、Ｆ、Ｇは、それぞれ経路要求メッセージ受信処理を図４に示す手順で行い、その処理結果を受信した経路要求メッセージに反映し、それをブロードキャスト送信する（ステップＳ３０５）。

即ち、無線端末Ｂから経路要求メッセージを受信した無線端末Ｆは、今の例では経路要求メッセージの重複受信をしないので、経路要求メッセージ受信処理を無線端末Ｂと同様の手順で行い、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝０、ホップカウント＝２である経路要求メッセージを生成し、ブロードキャスト送信する。これは、無線端末Ｂ、Ｄに受信される。

無線端末Ｆから経路要求メッセージを受信した無線端末Ｂは、図４において、予め定められた一定期間内に宛先同一の経路要求メッセージを受信すると（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、負荷カウントとホップカウントを調べる（ステップＳ４０２〜Ｓ４０４）。今の例では、負荷カウントは小さくなく（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、同一であるが（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、ホップカウントが小さくないので（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、無線端末Ｂでは、今回受信した経路要求メッセージを廃棄し、次ホップへの中継処理（ステップＳ４０６〜Ｓ４０８）はしない。無線端末Ｆから経路要求メッセージを受信した無線端末Ｄでの経路要求メッセージ受信処理は後述する。

また、無線端末Ｃから経路要求メッセージを受信した無線端末Ｅ、Ｇは、今の例では経路要求メッセージの重複受信をしないので、経路要求メッセージ受信処理を無線端末Ｃと同様の手順で行い、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝２、ホップカウント＝２である経路要求メッセージを生成し、ブロードキャスト送信する。無線端末Ｅがブロードキャスト送信する経路要求メッセージは、無線端末Ｃに受信される。無線端末Ｇがブロードキャスト送信する経路要求メッセージは、無線端末Ｃ、Ｄ、Ｈに受信される。そのうち、無線端末Ｃでは、無線端末Ｆから経路要求メッセージを受信した無線端末Ｂでの廃棄処理と同様に、当該無線端末Ｅ、Ｇから受信した経路要求メッセージを廃棄する。残りの無線端末Ｄ、Ｈでの経路要求メッセージ受信処理は後述する。

以上の処理結果、無線端末Ｄには、図２に示す例では、まず無線端末ＣからメッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝２、ホップカウント＝１である経路要求メッセージを受信し、その後に、無線端末ＦからメッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝１、ホップカウント＝２である経路要求メッセージを受信し、ほぼ同時期に無線端末ＧからメッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝２、ホップカウント＝２である経路要求メッセージを受信する。

無線端末Ｄでは、図４において、予め定められた一定期間内に宛先同一の経路要求メッセージを受信すると（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、負荷カウントとホップカウントを調べる（ステップＳ４０２〜Ｓ４０４）。無線端末Ｃからの経路要求メッセージと無線端末Ｇからの経路要求メッセージとの比較では、無線端末Ｃからの経路要求メッセージの方がホップカウントは小さい（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）。つまり、無線端末Ｇからの経路要求メッセージは破棄する（ステップＳ４０４：Ｎｏ）。

一方、無線端末Ｄは、無線端末Ｃからの経路要求メッセージと無線端末Ｆからの経路要求メッセージとの比較では、無線端末Ｆからの経路要求メッセージの方が負荷カウントは小さい（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）。したがって、無線端末Ｄは、無線端末Ｃからの経路要求メッセージを選択せず、無線端末Ｆからの経路要求メッセージを選択する（ステップＳ４０５）。

これによって、宛先端末からの経路応答メッセージの転送用に、今回受信した経路要求メッセージを自端末に直接送信した隣接端末（送信元Ａへの次ホップ）、つまり無線端末Ｆが経路記憶部１１５に記憶され（ステップＳ４０６）、自端末の処理負荷を負荷カウントに反映する処理（ステップＳ４０７）及び経路要求メッセージ内のホップ数を１つだけインクリメントする処理（ステップＳ４０８）が行われる。

つまり、無線端末Ｄは、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝０、ホップカウント＝３である経路要求メッセージを生成してブロードキャスト送信する。これは、無線端末Ｃ、Ｆ、Ｇ、Ｈにそれぞれ受信される。そのうち、無線端末Ｃ、Ｆ、Ｇでは、受信した経路要求メッセージを上記にように廃棄する。

残った無線端末Ｈでは、先に無線端末Ｇからの経路要求メッセージを受信し、その後に無線端末Ｄからの経路要求メッセージを受信する（ステップＳ３０６）が、受信した経路要求メッセージから自端末が宛先端末であることを認識すると、予め定められた期間Ｗａｉｔ（ステップＳ３０８）内において図４に示す手順による経路要求メッセージ受信処理（ステップＳ３０７）を実施し、期間Ｗａｉｔ（ステップＳ３０８）の経過時に経路を決定する。

即ち、図４において、予め定められた期間Ｗａｉｔ内において宛先同一の経路要求メッセージを受信すると（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、まず、負荷カウントの大小関係を調べ（ステップＳ４０２）、その後にホップカウントの大小関係を調べる（ステップＳ４０４）。

無線端末Ｇからの経路要求メッセージでは、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝２、ホップカウント＝１である。無線端末Ｄからの経路要求メッセージでは、メッセージＩＤ＝１、負荷カウント＝０、ホップカウント＝３である。無線端末Ｄからの経路要求メッセージの方が負荷カウントは小さい（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）。したがって、無線端末Ｈは、ホップカウントの大小関係を調べるまでもなく無線端末Ｇからの経路要求メッセージを選択せず、無線端末Ｄからの経路要求メッセージを選択する（ステップＳ４０５）。

そして、無線端末Ｈでは、期間Ｗａｉｔ（ステップＳ３０８）の経過時に、上記のように選択した経路要求メッセージを自端末に直接送信した隣接端末（送信元Ａへの次ホップ）、つまり無線端末Ｄを決定した経路として経路記憶部１１５に記憶する（ステップＳ４０６）。宛先端末である無線端末Ｈでは、ステップＳ４０７、Ｓ４０８の処理は行わない。

次いで、図３において、無線端末Ｈでは、予め定められた期間Ｗａｉｔ（ステップＳ３０８）を経過すると、送信元端末である無線端末Ａ宛ての経路応答メッセージを作成し、それを経路要求メッセージ受信処理時に記憶した送信元端末Ａ宛の次ホップとなる近隣端末、つまり無線端末Ｄに対してユニキャスト送信する（ステップＳ３０９）。

以降、各中継端末（無線端末Ｄ、Ｆ、Ｂ）による送信元端末Ａ宛の次ホップとなる近隣端末に対する経路応答メッセージのユニキャスト送信が順次行われ（ステップＳ３１０〜ステップＳ３１１）、最終的に送信元端末Ａが宛先端末Ｈからの経路応答メッセージを受信することにより、無線端末Ａ、Ｈ間の通信経路が、無線端末Ａ〜無線端末Ｂ〜無線端末Ｆ〜無線端末Ｄ〜無線端末Ｈとして確立される（ステップＳ３１２）。

ここで、例えば、無線端末Ｄでの重複メッセージ受信処理では、無線端末Ｃからの経路要求メッセージが無線端末Ｆからの経路要求メッセージよりも先に受信される可能性が高い。この場合、従来の中継端末での重複メッセージ受信処理では、先に受信した無線端末Ｃからの経路要求メッセージを選択し、後から受信した無線端末Ｆからの経路要求メッセージは廃棄するようにしているので、無線端末Ａ、Ｈ間の通信経路は、最短ホップ数の無線端末Ａ〜無線端末Ｃ〜無線端末Ｄ〜無線端末Ｈとなるが、処理負荷の高い無線端末Ｃを含むことになる。その結果、経路構築後に経路変更処理の発生する頻度が高くなる。

これに対して、上記のように宛先端末が経路要求メッセージの受信処理を行う期間Ｗａｉｔを充分に取って確立した通信経路は、従来方式による通信経路と比べてホップ数が１つ増えるが、処理負荷の高い無線端末Ｃを経由しない経路を選んで構築することが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、経路探索を行うときに、各中継端末での処理負荷を負荷カウントとして経路要求メッセージに反映させ、この負荷カウントをもとに経路構築を行うようにしたので、経路探索時に処理負荷の小さい無線端末を中継端末に選んで通信経路を構築することが可能となる。その結果、経路構築後に経路変更処理の発生する頻度を低くすることができる。

また、宛先端末における期間Ｗａｉｔが長ければ長いほどネットワークの負荷分散が図られる傾向が強くなるが、その分だけ経路構築までの時間が長くなる。つまり、経路構築に要する時間とネットワークの負荷分散の割合を、アプリケーション要求に合わせて宛先端末における期間Ｗａｉｔを調整することによって定めることが可能となる。

なお、本実施の形態では、負荷カウントを現在の中継端末のパケット転送負荷を反映させるとして説明したが、例えば、無線端末のバッテリ残量やネットワークへの参加意思有無などを負荷カウントとして反映させることも可能である。

本発明は、無線アドホックネットワークにおいて、負荷を分散させて通信経路の構築を行う方法として有用である。

本発明の一実施の形態に係る無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法を実施する無線端末の構成例を示すブロック図 図１に示す無線端末を用いて構成される無線アドホックネットワークにおいて実施される通信経路の構築方法を説明するためのシステム図 図２に示す無線アドホックネットワークにおいて通信経路を新たに構築する処理手順を説明するシーケンス図 図３に示す経路要求メッセージ受信処理の詳細を説明するフローチャート 従来技術による無線アドホックネットワークのトラヒック分散方法を説明するのに用いるシステム図 図５に示す無線アドホックネットワークにおいて通信経路を変更形成する処理手順を説明するシーケンス図

符号の説明

１００ 無線端末
１０１ 送受信アンテナ
１０２ サーキュレータ
１０３ 無線送信部
１０４ 無線受信部
１０５ 制御部
１１１ データパケット送受信処理部
１１２ データパケット中継処理部
１１３ 経路要求パケット処理部
１１４ 経路応答パケット処理部
１１５ 経路記憶部
１１６ 経路表記憶部

Claims (3)

1. 無線端末同士が互いの間に介在する１以上の無線端末を中継端末として利用して通信を行う無線アドホックネットワークにおいて、前記中継端末を介した通信経路を送信元端末が発行する経路要求メッセージに基づき構築する場合に、前記経路要求メッセージを受信した各無線端末が、自端末での処理負荷を負荷カウントとして前記経路要求メッセージに反映させてブロードキャスト送信する工程と、所定時間内に同一宛先の経路要求メッセージを重複受信した場合に、前記負荷カウントが大きくない方の経路要求メッセージを選択して、或いは当該負荷カウントが同じである場合はホップ数の小さい方の経路要求メッセージを選択してブロードキャスト送信する工程と、を具備することを特徴とする無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法。
2. 前記経路要求メッセージを受信した無線端末が宛先端末である場合に当該宛先端末は、複数の無線端末がブロードキャスト送信する経路要求メッセージのうち所定の待ち時間内に重複受信された経路要求メッセージについてのみ、前記負荷カウントが大きくない方の経路要求メッセージを選択する、或いは当該負荷カウントが同じである場合はホップ数の小さい方の経路要求メッセージを選択する処理を行って経路を決定する工程、を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法。
3. 前記処理負荷には、パケット転送負荷、バッテリ残量、ネットワークへの参加意思有無のうち少なくともいずれか１つが採用される、ことを特徴とする請求項１に記載の無線アドホックネットワークにおける負荷分散方法。

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