JP2006500872A - 移動体アドホックネットワークにおける時間推移ネットワークプロトコル（ｔｔｎｐ）を備えたインテリジェント通信ノードオブジェクト・ビーコン・フレームワーク（ｉｃｂｆ） - Google Patents

移動体アドホックネットワークにおける時間推移ネットワークプロトコル（ｔｔｎｐ）を備えたインテリジェント通信ノードオブジェクト・ビーコン・フレームワーク（ｉｃｂｆ） Download PDF

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Abstract

移動体アドホックネットワークは、複数の無線移動体ノード(12)と、ノードを相互に接続する複数の無線通信リンク(14)とを有する。ネットワークでルートの発見及び維持を管理及び制御する方法は、各移動体ノードからビーコン信号を送信し、各移動体ノードでノード又はグループの状態を決定し、決定されたノード／グループの状態に基づいてビーコン信号を変更することを有する。各移動体ノードでプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものを用いてルートテーブルが構築及び更新され、ネットワークのルートを定める。各ノードでビーコン信号が受信され、ノード／グループの状態情報が格納される。時間でのルート安定性はノード／グループの状態情報に基づいて予測され、予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達すると、その方法はプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第２のものに切り替える。

Description

無線ネットワークは、過去１０年に更なる発展を経験してきた。最も急速に発展している領域の１つは移動体アドホックネットワークである。物理的には、移動体アドホックネットワークは、複数の地理的に分散し、１つ以上の無線周波数チャネルにより無線で接続された潜在的な移動体ノードを有する。セルラネットワークや衛星ネットワークのような他の形式のネットワークと比較して、移動体アドホックネットワークの最も独特な特徴は、固定インフラが存在しないことである。ネットワークは、移動体ノードのみで構成され、ノードが他のノードと送受信すると、“進行中に”ネットワークが作られる。ネットワークは一般的には特定のノードに依存せず、あるノードがネットワークに加わり、また、あるノードがネットワークから去ると、ネットワークは動的に調整する。
戦場又は地震やハリケーンを受けた自然災害領域のように、固定通信インフラが信頼できない又は利用できない不利な環境において、アドホックネットワークは迅速に配置可能であり、十分に必要な通信を提供することができる。軍事が依然としてこのネットワークの発達の背後にある主要な原動力であるが、アドホックネットワークは民間又は商用の領域で新たな用途を迅速に見出している。アドホックネットワークにより、単にコンピュータ又はPDAの電源を入れることで作られたネットワーク構成以外のものを使用することなく、現場又はクラスルームでデータ交換をすることが可能になる。
無線通信が日々の生活に更に浸透すると、移動体アドホックネットワークの新たな用途が出現し続け、通信構成の重要な部分になるであろう。移動体アドホックネットワークは設計者に重要な課題をもたらす。固定インフラがないため、ノードはネットワークを移動し、それに加わり、又はそれを離れると、自己編成及び再構成しなければならない。潜在的には全てのノードは機能的に同一であり、自然の階層又は中央コントローラはネットワークに存在しない。多数のネットワーク制御機能はノードに分散されなければならない。ノードはしばしばバッテリーにより電源供給されており、限られた通信及び計算機能を有する。システムの帯域は通常は制限されている。２つのノード間の距離はしばしば無線伝送範囲を超過し、その宛先に到達する前に他のノードにより伝送が中継されなければならない。その結果、ネットワークは複数ホップ・トポロジを有することになり、ノードが移動すると、このトポロジが変化する。
インターネット特別技術調査委員会(IETF:Internet Engineering Task Force)の移動体アドホックネットワーク(MANET:Mobile Ad-Hoc Network)ワーキンググループは、マルチキャストを含むルーティングプロトコルの評価と標準化に積極的に取り組んでいる。ノードが移動するとネットワークトポロジが任意に変化するため、情報は陳腐化しやすくなり、時間(あるノードでは情報が期限切れになるが、他のノードでは現行のままであることがある)と空間(ノードは近隣のネットワークトポロジのみを認識し、その遠くのものを認識しないことがある)の双方において、ノードはしばしば異なるネットワークの視野を有することになる。
ルーティングプロトコルは、あまり正確でない情報で、頻繁なトポロジの変化に適応する必要がある。この独特の要件のため、このネットワークにおけるルーティングは、その他のものと非常に異なる。全体ネットワークについて新しい情報を収集することは、しばしば高コスト且つ非現実的である。多くのルーティングプロトコルはリアクティブ(オンデマンド)型プロトコルである。そのようなプロトコルは、必要な時にルーティングする必要のある宛先に対してのみルーティング情報を収集し、一般的にある一定期間後に未使用のルートを保持しない。このように、ルーティングのオーバーヘッドは、全ての時間での全ての宛先へのルートを維持するプロアクティブ型プロトコルに比較して非常に低減される。プロトコルが適応的であることは重要である。Ad Hoc on Demand Distance Vector(AODV)と、Dynamic Source Routing(DSR)と、Temporally Ordered Routing Algorithm(TORA)は、MANETワーキンググループで提示されているオンデマンド型ルーティングプロトコルの代表である。
他の多様なルーティングプロトコルの例には、Perkinsの米国特許第5,412,654号に開示されているDestination-Sequenced Distance Vector(DSDV)ルーティングと、Haasの米国特許第6,304,556号に開示されているZone Routing Protocol(ZRP)が含まれる。ZRPは、ソースノードからの距離に基づいて、プロアクティブ型手法とリアクティブ型手法の双方を使用したハイブリッド型プロトコルである。
この従来のルーティングプロトコルは、ソースノードから宛先ノードへのルートを選択する際にベストエフォート型手法を使用する。一般的に、このようなベストエフォート型手法では、ホップ数が主要な基準(測定基準)である。換言すると、最小ホップ数を有するルートが伝送ルートとして選択される。
既存の通信ノードの広告と、アドホックネットワーク用のものを含む通信ノードの近隣発見の手法は、その存在を通知又は広告するために、一定の伝送レート又はランダムな伝送レートのノードからの“ハロー”メッセージのようなネットワーク状態に依存しない機構のみを使用する。これらの伝送される通知は“ビーコン”と呼ばれ、従来の手法は、このビーコンに全くインテリジェンス度を持たせていない。他のノードはこのビーコンを検出して、最初からネットワークを構成し、又は既存のネットワークに新たに検出されたノードを追加する。
従って、前述の背景を鑑みると、移動体アドホックネットワークにおける時間推移の処理及びイベントを介したルート発見及び関連処理の管理及び制御と共に、存在する何らかの通信ノードオブジェクトによるインテリジェントな適応的広告のため、“インテリジェント通信ノードオブジェクト・ビーコン・フレームワーク(ICBF: Intelligent Communication Node Object Beacon Framework)”を提供することが本発明の目的である。
本発明による前記及び他の目的と特徴と利点は、移動体アドホックネットワークにおいてルートの発見及び維持を管理及び制御する方法により提供される。ネットワークは、複数の移動体ノードと、ノードを相互に接続する複数の無線通信リンクとを有する。その方法は、各移動体ノードからビーコン信号を送信し、各移動体ノードでノード又はグループの状態を決定し、決定されたノード／グループの状態に基づいてビーコン信号を変更することを有する。また、各移動体ノードでプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものを用いてルートテーブルが構築及び更新され、ネットワークのルートを定める。ルートはソースから宛先までの無線通信リンクと移動体ノードとのセットである。各ノードでビーコン信号が受信され、ノード／グループの状態情報が格納される。時間でのルート安定性はノード／グループの状態情報に基づいて予測され、予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達すると、その方法はプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第２のものに切り替える。
その方法は、予測されたルート安定性が第２の推移パラメータに到達すると、プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものに切り戻すことを有することが好ましく、第１及び第２の推移パラメータは、時間依存の状態を指定することが好ましい。ビーコン信号を変更することは、伝送レートと伝送周波数と伝送パターンとのうち少なくとも１つを変更することを有してもよい。また、ビーコン信号の伝送レートは、利用可能な帯域に基づくレート閾値を超過するべきではない。
ノード／グループの状態はノード／グループの移動を有してもよく、ビーコン信号を変更することは、増加するノード／グループの移動に基づいて伝送レートを増加させ、減少するノード／グループの移動に基づいて伝送レートを減少させることを有してもよい。ノード／グループの移動は、対応する移動体ノード又は移動体ノードのグループのノード／グループの速度、ノード／グループの加速度又はノード／グループの移動パターンのうち少なくとも１つを有する。ノード／グループの状態情報は、ノードの移動性、リンク障害、リンク生成、ノード／グループの安定性及びリンク品質に基づき、ノード／グループの状態情報を格納することは、時間依存のルート安定性プロフィールを生成及び更新することを有してもよい。更に、ノード／グループの状態情報を格納することはまた、時間依存のルートセグメント安定性プロフィールを生成及び更新することを有してもよい。セグメントは、１つ以上のルートの再利用可能なエンティティを定めるリンクとノードとのセットである。
本発明による移動体アドホックネットワークは、複数の移動体ノードと、移動体ノードを相互に接続する複数の無線通信リンクとを有する。各移動体ノードは、無線通信リンクを介して複数のノードのうち他のノードと無線通信する通信装置と、通信装置を介して通信をルーティングするコントローラとを有する。コントローラは、ノード又はノードのグループの状態を決定する状態決定ユニットと、ビーコン信号を生成して送信するビーコン信号生成器とを有する。ビーコン信号生成器は、移動体ノード／グループの決定された状態に基づいてビーコン信号を変更する。
ルートテーブルはネットワークのルートを定める。ルートは、ソースから宛先までの無線通信リンクと移動体ノードとのセットである。コントローラはまた、ルートを発見して複数のルート発見処理のうち１つでルートテーブルを更新するルート発見モジュールと、ビーコン信号を受信してノード／グループの状態情報を格納する状態モジュールと、ノード／グループの状態情報に基づいて時間でのルート安定性を予測するルート安定性予測器と、予測されたルート安定性に基づいて複数のルート発見処理の間を選択するルート発見処理選択器とを有する。
本発明について、添付図面を参照して以下に十分に説明する。図面には本発明の好ましい実施例を示している。しかし、本発明は多数の異なる形式で具体化されてもよく、ここに示された実施例に限定して解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、この開示が十分且つ完全であるように提供されたものであり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。全体に渡って同様の数字は同様の要素を示し、代替の実施例で類似の要素を示すためにプライム表記法が使用されている。
当業者に明らかなように、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製品として具体化されてもよい。従って、本発明のこの部分は、完全にハードウェアの実施例の形式を取ってもよく、完全にソフトウェアの実施例の形式を取ってもよく、また、ソフトウェアとハードウェア形式を組み合わせた実施例を取ってもよい。更に、本発明の部分は、媒体にコンピュータ読取可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品でもよい。静的及び動的記憶装置、ハードディスク、光記憶装置並びに磁気記憶装置に限定されず、これらを含む如何なる適切なコンピュータ読取可能媒体も利用され得る。
本発明は、本発明の実施例による方法とシステムとコンピュータプログラム製品のフローチャート表示を参照して、以下に説明される。その表示のブロック及びその表示のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令により実装され得る。これらのコンピュータプログラム命令は、多目的コンピュータ、専用目的コンピュータ又は機械を製造するその他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてもよく、それにより、コンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令は、ブロックに指定された機能を実装する。
このコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理装置が特定の方法で機能するように指示し得るコンピュータ読取可能メモリに格納されてもよく、それにより、コンピュータ読取可能メモリに格納されたメモリは、フローチャートのブロックに指定された機能を実装する命令を有する製品を生じる。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又はその他のプログラム可能装置で一連の動作ステップを実行させ、コンピュータに実装された処理を作るように、コンピュータ又はその他のプログラム可能データ処理装置にロードされてもよく、それにより、コンピュータ又はその他のプログラム可能装置で実行する命令は、フローチャートのブロックに指定された機能を実装するステップを提供する。
プロアクティブ型及びリアクティブ型方法により提供される既存のノード存在広告方法(近隣発見ビーコン)と、スタンドアローン型近隣発見ビーコンは、ノードの移動特性を送信せず、ネットワークのノードがどのように移動しているかに従って伝送レートをインテリジェント且つリアルタイムに適応させず、そのような広告のオーバーヘッドのトラヒックを減少させ得るノードのグループの移動及び存在を広告しない。
本発明は、同じ登録の譲受人により2002年4月29日に出願され、その内容の全てが参照として取り込まれる同時継続出願第10/134,856号に記載されているように、移動体アドホックネットワークにおける時間推移の処理及びイベントを介したルート発見及び関連処理の管理及び制御を効果的に利用するために、移動体アドホックネットワークの時間推移ネットワークプロトコル(TTNP:temporal transition network protocol)を利用する。更に、本発明は、同じ登録の譲受人により2002年9月4日に出願され、その内容の全てが参照として取り込まれる同時継続出願第10/235,242号に記載されているように、存在する何らかの通信ノードオブジェクトによるインテリジェントな適応的広告、及び／又は他のノードオブジェクト若しくはそのようなビーコンを送信するノードオブジェクトのネットワークによる対応する検出(近隣発見)のため、“インテリジェント通信ノードオブジェクト・ビーコン・フレームワーク(ICBF: Intelligent Communication Node Object Beacon Framework)”を利用する。
まず図１と２を参照して、移動体アドホックネットワーク10でソースノードから宛先ノードへのルートを発見する方法について説明する。ネットワーク10は、ソースノードSと宛先ノードDを有し、その間に中間ノードを有する複数の移動体ノード12を有する。ラップトップコンピュータ、個人情報端末(PDA)又は携帯電話のようなノード12は、当業者にわかるように無線通信リンク14で接続されている。時間推移ネットワークプロトコル(TTNP:Temporal Transition Network Protocol)は、フラットであれ、階層的ネットワークのような構造であれ、何らかのネットワークアーキテクチャでプロアクティブ型とリアクティブ型の手法の双方(及び／又は他のルート発見手法)を時間的に結合して制御して管理する。
TTNPは、ネットワーク10の時間順の発展の間に複数のルート発見手法(例えば何らかのプロアクティブ型及びリアクティブ型ネットワークルート発見手法)の切り替え及び切り戻しをサポートするプロトコル群及び推移パラメータを提供する。プロトコル群はここで定められる推移パラメータ(プロアクティブ型からリアクティブ型(及びその逆も同様)への推移を開始するためにTTNPに伝える量)だけでなく、システム設計者により定められる他の推移パラメータもサポートしてもよい。TTNPは、ネットワーク10のノード12及びリンク14の多様なサブセットの間でネゴシエーションを運び、サービス品質(QoS)及びトラヒック管理(承認制御とスケジューリングとバッファ管理とフロー制御とを含む)、出力管理及び制御、セキュリティ並びにTTNPの内部又は外部のその他のネットワークサービス構成要素と相互作用し、このサポートを提供するために必要な情報を収集する。
インテリジェント通信ノードオブジェクト・ビーコン・フレームワーク(ICBF)は、他の一時的又は永続的なノードのアソシエーション(association)で潜在的に通信可能な一時的又は永続的なノードのアソシエーションを、“ノード通信オブジェクトアソシエーション(NCOA: Node Communication Object Association)”と定義し、このアソシエーション用の対応するビーコンを“NCOAビーコン”と定義する。図１に示すネットワーク10では、移動体ノード12のグループG(NCOA)は、複数の移動体ノードのうち１つ以上の一時的又は永続的なアソシエーションを有する。
方法が開始し(図２のブロック100)、各移動体ノードからビーコン信号を送信し102、各移動体ノードでノード又はグループの状態を決定し104、決定されたノード／グループの状態に基づいてビーコン信号を変更する106ことを有する。その方法はまた、各移動体ノード12でプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理のうちいずれかを用いてルートテーブルを構築して更新し(ブロック108)、ネットワークのルートを定める(すなわち有効なルートを構築して維持する)ことを有する。ルートはソースから宛先までのリンクとノードとのセットである。前述のように、多くのルーティングプロトコルはリアクティブ(オンデマンド)型プロトコルであり、そのようなプロトコルは、必要な時にルーティングする必要のある宛先に対してのみルーティング情報を収集し、未使用のルートを保持しない。このように、ルーティングのオーバーヘッドは、全ての時間での全ての宛先へのルートを維持するプロアクティブ型プロトコルに比較して非常に低減される。Ad Hoc on Demand Distance Vector(AODV)と、Dynamic Source Routing(DSR)と、Temporally Ordered Routing Algorithm(TORA)は、リアクティブ型ルーティングプロトコルの例である。プロアクティブ型ルーティングプロトコルの例には、Destination-Sequenced Distance Vector(DSDV)ルーティングと、Wireless Routing Protocol(WRP)と、Optimal Link State Routing(OSLR)とが含まれる。
その方法はまた、各ノードでビーコン信号を受信し、ノードの状態情報を格納することを有する(ブロック110)。ルート安定性は、ノード／グループの状態情報に基づいて時間で予測、推定又はトラッキングされる。ブロック114において、予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達すると、その方法はプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見及び関連処理の第２のものに切り替える(ブロック116)。当然のことながら、ルートテーブルを構築して更新すること(ブロック118)、各ノードで情報を格納すること(ブロック120)及び時間でのルート安定性を予測／推定／トラッキングすることが、切り替えられたルート発見及び処理で実行される。更に、予測されたルート安定性が第２の推移パラメータに到達すると(ブロック124)、その方法は、ブロック126においてプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものに切り戻すことが好ましい。
ビーコン信号は、対応する移動体ノード又はノードのグループの状態に関する情報を有する。また、ビーコン信号は、ネットワークのノード12間のリンク14の状態についての情報のように、移動体アドホックネットワーク10の状態に関する情報を有してもよい。ビーコン信号を送信することは、移動体アドホックネットワーク10の複数のノード12に送信されるビーコン信号の形式を広告するために、ビーコン特性信号を使用してビーコン信号情報を送信することを更に有してもよい。
ビーコン信号は、伝送レートと伝送周波数と伝送パターンとで構成されることが好ましく、それらが併せてビーコン波形を定める。また、状態は、対応する移動体ノード12又は移動体ノードのグループ(NCOA)Gの速度、加速度及び／又は移動パターンのようなノード／グループの移動を有することが好ましい。ここで、ビーコン信号を変更することは、増加するノードの移動に基づいて伝送レートを増加させ、減少するノードの移動に基づいて伝送レートを減少させることを有する。ノードの移動は、グローバルポジショニング衛星(GPS: global positioning satellites)、ローカルの目印、三角測量を使用して、及び／又は移動体ノード12の慣性を測定することにより、決定されてもよい。
更に又は代替として、状態は、ビット／パケット誤り率及び／又は使用可能な利用可能帯域のような、情報の優先度及び／又はサービス品質測定(QoS)を有してもよい。ここで、ビーコン信号を変更することは、減少するQoS又は増加する情報の優先度に基づいて、伝送レートを増加させること、及び／又は伝送周波数若しくはパターンを変えることを有してもよい。同様に、ビーコン信号を変更することは、増加するQoS又は減少する情報の優先度に基づいて、伝送レートを減少させること、及び／又は伝送周波数若しくはパターンを変えることを有してもよい。ビーコン信号の伝送レートは、利用可能な帯域に基づくレートの閾値を超過しない。グループのビーコン信号は、移動体ノード12のグループGの移動体ノード12のサブセットにより伝送される。このようなサブセットは、１つの移動体ノード12からグループGの全ての移動体ノード12までの範囲を有する。最大はグループGの全ての移動体ノード12であり、最小はビーコンを伝送しているグループGの１つのみのノード12である。
以下に詳細に説明するように、第１及び第２の推移パラメータは、閾値(例えば少なくとも１つのソースノードのソース−宛先のサブセットの対の変化率に基づく閾値)を有し得る時間依存の状態を指定することが好ましい。ソース・宛先のサブセット(SDS:Source Destination Subset)は、指定のソースノードについての可能な宛先ノードの許容されているサブセットである。極端な場合は全体ネットワークである。注目すべき特別の場合は形式的なサブネットである。ノード又はグループの状態情報は、ノードの移動性、リンク障害、リンク生成、又はルートの時間依存の安定性に影響を与える他の量若しくは品質に基づいてもよい。
前方推移パラメータ(FXP:Forward Transition Parameter)は、全体ネットワーク又は形式的に指定されたノードのサブセットが初期化されたルート発見手法カテゴリ(すなわちプロアクティブ又はリアクティブ)の使用から、異なるルート発見カテゴリに切り替える(推移する)ときを指定するために使用されるパラメータである。逆推移パラメータ(RXP:Reverse Transition Prameter)は、全体ネットワーク又は形式的に指定されたノードのサブセットが使用している現在(最初ではない)のルート発見手法の使用から、ノードのネットワーク／サブセットが初期化された手法に切り替える(推移する)ときを指定するために使用されるパラメータである。
更に、ノード又はグループの状態情報を収集及び格納すること(ブロック110)は、時間依存のルート安定性プロフィール及び／又は時間依存のルートセグメント安定性プロフィールを生成及び更新することを有してもよい。ルートセグメント(RS:route segment)は、リンクとノードとのセットであり、ある程度の共通点で、潜在的に１つより多いルートでの再使用可能なエンティティを形成するようにグループ化される。ルートセグメントは少なくとも１つのリンクと１つのノードとを有する。これらのリンクが空間的に連続的であり、又はノードがRSの少なくとも１つの他のノードに(1ホップで)隣接しているという定義は必要ない。空間的に連続的なリンクの対は、ネットワーク図で双方のリンクを接続する単一のノードによってのみ分離される２つのリンクとして定められる。
TTNPデフォルトプール(TDP:TTNP Default Pool)は、QoSやトラヒック管理やリンク減衰特性やルート維持等のような機能について、内部のデフォルトオブジェクトを有し、そのような機能がTTNPにより必要になったが、アプリケーション又はルート発見技術を介するような他の手段により提供されない場合に、TTNPがプロアクティブ型からリアクティブ型に(及びその逆も同様)切り替えを実現するために使用する。
本発明のシステム態様について、図３と４を参照して更に説明する。前述のように、移動体アドホックネットワーク10は、複数の無線移動体ノード12と、ノードを相互に接続する複数の無線通信リンク14とを有する。各移動体ノード12は、無線通信リンク14を介して複数のノードのうちの他のノードと無線通信する通信装置22を有するルータ20を有する。また、ルータは、通信装置22を介して通信をルーティングするコントローラ24を有する。また、メモリ26がコントローラ24の一部として又はコントローラと接続して含まれてもよい。
コントローラ24は、ネットワーク10のルートを定めるルートテーブル36を有する。この場合も同様に、ルートは、ソースから宛先までのリンク14とノード12とのセットである。コントローラ24はまた、ルートを発見してプロアクティブ又はリアクティブ型ルート発見処理でルートテーブル36を更新するルート発見モジュール30を有する。コントローラはまた、ビーコン信号を生成して送信するビーコン信号生成器50と、移動体ノード12の状態を決定する状態決定ユニット52とを有する。ビーコン信号生成器50は、移動体ノード12の決定された状態に基づいてビーコン信号を変更する。この場合も同様に、ビーコン信号は移動体ノード12の状態に関する情報を有する。ビーコン信号は、前述のように、複数の移動体ノード12のうち少なくとも２つの一時的又は永続的なアソシエーションである移動体ノード12のグループGの状態に関する情報を更に有してもよい。
ここで、状態決定ユニット52は、移動体ノード12のグループGの状態を更に決定し、ビーコン信号生成器50は、移動体ノード12のグループGの決定された状態に基づいてビーコン信号を変更する。この場合も同様に、ビーコン信号は、伝送レートと、伝送周波数と、伝送パターンとで構成される。
ノード／グループの状態は、ノード／グループの移動を有してもよく、ビーコン信号生成器50は、増加するノード／グループの移動に基づいて伝送レートを増加させることにより、又は伝送周波数若しくは伝送パターンを変えることにより、ビーコン信号を変更してもよく、減少するノード／グループの移動に基づいて伝送レートを減少させることにより、又は伝送周波数若しくは伝送パターンを変えることにより、ビーコン信号を変更してもよい。ノード／グループの移動は、対応する移動体ノード12若しくはノードのグループGのノード／グループの速度、ノード／グループの加速度及び／又はノード／グループの移動パターンを有する。状態決定ユニット52は、ノード／グループの移動を決定するグローバルポジショニング衛星(GPS)装置を有してもよく、及び／又はローカルの目印を使用して、三角測量を使用した相対速度を追跡することにより、及び／又は移動体ノード12若しくはノードのグループGの慣性を測定することにより、ノード／グループの移動を決定してもよい。
更に、ノード／グループの状態は、サービス品質(QoS)及び／又は情報の優先度を有してもよく、ビーコン信号生成器50は、減少するQoS又は増加する情報の優先度に基づいて、伝送レートを増加させることにより、及び／又は伝送周波数若しくはパターンを変えることにより、ビーコン信号を変更し、増加するQoS又は減少する情報の優先度に基づいて、伝送レートを減少させることにより、及び／又は伝送周波数若しくはパターンを変えることにより、ビーコン信号を変更する。ビーコン信号生成器50は、利用可能な帯域に基づくレートの閾値を超えてビーコン信号の伝送レートを増加させるべきではない。この場合も同様に、ビーコン信号はまた、ネットワークのノード12を接続するリンク14についての情報のように、移動体アドホックネットワーク10の状態に関係する情報を有してもよい。更に、ビーコン信号生成器50は、ビーコン特性信号を使用してビーコン信号情報を伝送し、移動体アドホックネットワーク10の複数のノード12に伝送されるビーコン信号の形式を広告してもよい。
ルート安定性予測器32は、ノード又はグループの状態情報に基づいて時間でのルート安定性を予測、推定又はトラッキングし、ルート発見処理選択器34は、予測されたルート安定性に基づいてプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理を選択する。この場合も同様に、図示のブロック及び図示のブロックの組み合わせは、ブロックで特定された機能を実装するプロセッサに備えられ得るコンピュータプログラム命令により実装され得ることがわかる。
要するに、ネットワーク10は、ソースノードで初期のルートテーブルを構築するために、プロアクティブ型(例えば、OLSR、基本リンクステート(basic link state)、TBRPF)又はリアクティブ型(例えば、DSR、AODV)を最初に使用し、ソースSと宛先Dの対の間でルートを発見して維持する。ルートが時間で変化するということを認識しながら、ルートテーブル毎にルートのセットを予め定めることにより、ネットワークの生成時にノード12の一部又は全部のルートテーブルが初期化されることも可能である。時間が進むと共に、一般的にネットワークトポロジはノードの移動及びリンク障害／生成を通じて変化する。TTNPは１つ以上の推移パラメータでこれらの動的なトポロジの変化を考慮し、それにより、これらのパラメータのあるサブセットが特定の推移レベルに到達すると、プロアクティブ型ルート発見の使用からリアクティブ型ルート発見の使用に(又はその逆も同様)切り替え(推移)が生じる。この推移は、全体ネットワークで生じてもよく、TTNPプロフィールにより定められるようにその何らかの一部に制限されてもよい。
ルート発見手法の推移が生じるときに常に、TTNPはルート維持のようなルート発見手法に関連する他の機能を自動的に推移することが好ましいことに留意すべきである。TTNPの１つの固有の機能は、ルート発見手法(プロアクティブ型又はリアクティブ型)により提供されているものと、例えばサードパーティ又はTTNPデフォルトプールからのその他の“プラグイン”により提供されているものとの使用に矛盾が生じたときに、ルート維持又はQoSのような冗長又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、２つの最も基本的な場合のいずれかで適切に動作する。まず、最初のネットワーク状態は、プロアクティブ型ルート発見処理を使用することで始まり、適切な前方推移パラメータ(FXP)の閾値に到達すると、ネットワーク10は、他方のオンデマンド／リアクティブ型ルート発見処理を使用することに推移する。オンデマンド型ルート発見処理を使用するこの状態からプロアクティブ型ルート発見処理を使用することに戻す推移は、関連の逆推移パラメータ(RXP)閾値に到達したときに生じる。このRXPはFXPと同じパラメータでもよく、そうでなくてもよい。しかし、同じであったとしても、RXPに割り当てられた値はFXPの値と同じでなくてもよい。FXPとRXPについて注意する主な点は、これらのパラメータは、これらのパラメータのダイナミクス(実際、推定又は予測)を記述することについて定められるある種類の時間依存の関係を有するその他のパラメータ又は時間自体であることである。
TTNPは使用するカテゴリ(プロアクティブ型又はリアクティブ型)に全く特有の手法を必要としない。例えば、アプリケーション又はシステム設計者は、どのプロアクティブ型技術を使用するか、どのリアクティブ型技術を使用するかを決めてもよい。TTNPはこのような決定を行わないが、アプリケーション指定のプロアクティブ型をいつ使用するか、アプリケーション指定のリアクティブ型手法をいつ使用するかを決定する。TTNPは、ネットワーク又はノードの形式的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型を使用するか、どこでリアクティブ型手法を使用するかも決定しない。この場合も同様に、アプリケーション又はシステム設計者の管理下にある。
本発明による移動体アドホックネットワークの概略図 本発明によるルートの発見及び維持を管理及び制御する方法のステップを示したフローチャート 本発明によるノードのルータを示した概略図 図３のルータのコントローラの詳細を示した概略図

Claims (18)

  1. 複数の移動体ノードと、前記ノードを相互に接続する複数の無線通信リンクとを有する移動体アドホックネットワークにおいて、ルートの発見及び維持を管理及び制御する方法であって、
    各移動体ノードからビーコン信号を送信し、
    各移動体ノードでノードの状態を決定し、
    前記決定されたノードの状態に基づいて前記ビーコン信号を変更し、
    各移動体ノードでプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものを用いてルートテーブルを構築及び更新し、前記ネットワークのルートを定め、ルートはソースから宛先までの無線通信リンクと移動体ノードとのセットを有し、
    各ノードで前記ビーコン信号を受信し、ノードの状態情報を格納し、
    前記ノードの状態情報に基づいて時間でのルート安定性を予測し、
    予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達すると、前記プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第２のものに切り替えることを有する方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    予測されたルート安定性が第２の推移パラメータに到達すると、前記プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものに切り戻すことを更に有する方法。
  3. 請求項２に記載の方法であって、
    前記第１及び第２の推移パラメータは、時間依存の状態を指定する方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ビーコン信号を変更することは、伝送レートと伝送周波数と伝送パターンとのうち少なくとも１つを変更することを有する方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記ノードの状態情報は、ノードの移動性、リンク障害、リンク生成、ノードの安定性及びリンク品質に基づく方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    ノードの状態情報を格納することは、時間依存のルート安定性プロフィールを生成及び更新することを有する方法。
  7. 複数の無線移動体ノードと、前記移動体ノードを相互に接続する複数の無線通信リンクとを有する移動体アドホックネットワークにおいて、ルートの発見及び維持を管理及び制御する方法であって、
    移動体ノードのグループは、前記複数の移動体ノードのうち少なくとも２つの一時的又は永続的なアソシエーションを有し、
    前記方法は、
    ビーコン信号を使用して、前記グループの前記移動体ノードのうち少なくとも１つからグループの状態情報を送信し、
    前記移動体ノードのグループのグループの状態を決定し、
    前記決定されたグループの状態に基づいて前記ビーコン信号を変更し、
    各移動体ノードでプロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものを用いてルートテーブルを構築及び更新し、前記ネットワークのルートを定め、ルートはソースから宛先までのリンクと移動体ノードとのセットを有し、
    各ノードでビーコン信号を受信し、グループの状態情報を格納し、
    前記グループの状態情報に基づいて時間でのルート安定性を予測し、
    予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達すると、前記プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第２のものに切り替えることを有する方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、
    予測されたルート安定性が第２の推移パラメータに到達すると、前記プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理の第１のものに切り戻すことを更に有する方法。
  9. 請求項７に記載の方法であって、
    前記ビーコン信号を変更することは、伝送レートと伝送周波数と伝送パターンとのうち少なくとも１つを変更することを有する方法。
  10. 請求項７に記載の方法であって、
    前記グループの状態情報は、前記移動体ノードのグループ内のノードの移動性、リンク障害、リンク生成、ノードの安定性及びリンク品質に基づく方法。
  11. 請求項７に記載の方法であって、
    グループの状態情報を格納することは、時間依存のルート安定性プロフィールを生成及び更新することを有する方法。
  12. 複数の移動体ノードと、前記移動体ノードを相互に接続する複数の無線通信リンクとを有する無線アドホックネットワークであって、
    各移動体ノードは、
    前記無線通信リンクを介して前記複数のノードのうち他のノードと無線通信する通信装置と、
    前記通信装置を介して通信をルーティングし、
    前記移動体ノードの状態を決定する状態決定ユニットと、
    ビーコン信号を生成して送信し、前記移動体ノードの決定された状態に基づいて前記ビーコン信号を変更するビーコン信号生成器と、
    前記ネットワークのルートを定め、ルートはソースから宛先までの無線通信リンクと移動体ノードとのセットであるルートテーブルと、
    ルートを発見して複数のルート発見処理のうち１つで前記ルートテーブルを更新するルート発見モジュールと、
    ビーコン信号を受信してノードの状態情報を格納する状態モジュールと、
    前記ノードの状態情報に基づいて時間でのルート安定性を予測するルート安定性予測器と、
    前記予測されたルート安定性に基づいて前記複数のルート発見処理の間を選択するルート発見処理選択器と
    を有するコントローラと
    を有する移動体アドホックネットワーク。
  13. 請求項１２に記載のネットワークであって、
    前記複数のルート発見処理は、プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理を有し、
    前記ルート発見処理選択器は、前記予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達したときに、前記プロアクティブ型ルート発見処理を選択し、予測されたルート安定性が第２の推移パラメータに到達したときに、前記リアクティブ型ルート発見処理を選択するネットワーク。
  14. 請求項１２に記載のネットワークであって、
    前記複数のルート発見処理は、プロアクティブ型及びリアクティブ型ルート発見処理を有し、
    前記ルート発見処理選択器は、前記予測されたルート安定性が第１の推移パラメータに到達したときに、前記リアクティブ型ルート発見処理を選択し、予測されたルート安定性が第２の推移パラメータに到達したときに、前記プロアクティブ型ルート発見処理を選択するネットワーク。
  15. 請求項１２に記載のネットワークであって、
    前記ビーコン信号生成器は、伝送レートと伝送周波数と伝送パターンとのうち少なくとも１つを変更することにより、前記ビーコン信号を変更するネットワーク。
  16. 請求項１２に記載のネットワークであって、
    前記ビーコン信号は、移動体ノードのグループの状態に関する情報を更に有し、
    前記移動体ノードのグループは、前記複数の移動体ノードのうち少なくとも２つの一時的又は永続的なアソシエーションを有し、
    前記状態決定ユニットは、前記移動体ノードのグループの状態を更に決定し、
    前記ビーコン信号生成器は、前記移動体ノードのグループの前記決定された状態に基づいて、前記ビーコン信号を生成するネットワーク。
  17. 請求項１２に記載のネットワークであって、
    前記ノードの状態情報は、ノードの移動性、リンク障害、リンク生成、ノードの安定性及びリンク品質に基づくネットワーク。
  18. 請求項１２に記載のネットワークであって、
    前記状態モジュールは、時間依存のルート安定性プロフィールを有するネットワーク。
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