JP2008061171A - 通信方法および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドオーバーの処理時間を削減可能な通信方法を得ること。
【解決手段】無線メッシュネットワーク通信システムにおいて、無線端末がネットワーク経由で通信を行っている場合の通信方法であって、無線端末に接続された通信装置（接続元装置）が無線端末の無線マルチホップ経路情報を広告するステップと、接続先候補装置が、接続元装置から受信した経路情報に基づき移動により無線端末が自装置に接続される可能性を判断するステップと、接続される可能性があると判断した場合に、当該無線端末に関する仮経路３１を設定するステップと、無線端末が接続先候補装置の一つに接続された場合、その装置が設定した仮経路を実経路として設定するステップと、前記無線端末との接続が停止された接続元装置が、当該無線端末に対して設定していた実経路を、仮経路に変更するかまたは削除するステップとを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、メッシュネットワークを構成する複数の無線マルチホップ通信装置が無線マルチホップ接続による経路制御を行う場合の通信方法に関するものであり、特に、前記経路制御にて設定された無線マルチホップ経路にて通信中の端末装置が移動に伴ってハンドオーバーを行う場合の通信方法に関するものである。

従来、無線ＬＡＮにおいては、ＳＴＡ（無線ステーション：無線端末）が接続するＡＰ（無線アクセスポイント）を変える際に瞬断時間の短縮等のためハンドオーバーの高速化が行われている。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｒ（Fast Roaming）等で議論されているようにＳＴＡの移動等により接続されるＡＰが変更される場合、当該ＳＴＡは、移動先のＡＰに対する認証を事前に行い、接続ＡＰ変更後の処理時間を減らすことによって、ハンドオーバーの高速化を実現していた（例えば、下記非特許文献１）。

一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓ（ESS Mesh Networking）などの無線マルチホップ接続では、ＡＰにて経路制御を行うが、このような無線マルチホップ接続の構成においては、ハンドオーバーの高速化は想定されていない（例えば、非特許文献２）。

ここで、“ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force） ＭＡＮＥＴ（Mobile Ad-hoc Networks）”のＡＯＤＶ（Ad Hoc On Demand Distance Vector）やＩＥＥＥ８０２．１１ｓ等のＡＯＤＶをベースとした従来のマルチホップ接続における経路制御について説明する。

図１０は、従来のＲＲＥＰ−Ａｃｋ（Root Reply Acknowledge）の送信を行う場合のＡＯＤＶベースの経路制御の動作フローを示す図である。たとえば、第１のＳＴＡから第２のＳＴＡ宛てにデータを送信すると、第１のＡＰは、第２のＳＴＡに対する経路情報を保持していない場合に一旦送信データを保持するとともに、他のすべてのＡＰ（第２のＡＰ，第３のＡＰ…）に対してブロードキャストでＲＲＥＱ（root request）を送信する。第２のＳＴＡに対する経路情報を保持している第２のＡＰは、ある基準に応じて経路を選択し（この例では、第１のＡＰ−第２のＡＰ）、その経路経由で第１のＡＰに対してユニキャストでＲＲＥＰ（Root Reply）を返送する。第１のＡＰでは、ＲＲＥＰを受信すると、ＲＲＥＰ−Ａｃｋを第２のＡＰにユニキャストで返送するとともに、第２のＳＴＡに対する経路設定を行う。

以上のように経路設定が行われ、第１のＡＰは、保持していた第２のＳＴＡ宛ての送信データを、設定された経路に従い転送する。以降、第１のＳＴＡと第２のＳＴＡとの間は設定された経路でデータ転送を行うことができる（下記非特許文献３，４参照）。

IEEE P802.11r/D2.0（Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications:Amendment 2: Fast BSS Transition) IEEE P802.11s/D0.01(Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: ESS Mesh Networking) IETF MANET RFC3561:Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing IETF MANET RFC3626:Optimized Link State Routing Protocol(OLSR)

しかしながら、上記ＩＥＥＥ ８０２．１１ｒ等の従来の無線ＬＡＮのハンドオーバーの高速化では、ＡＰが無線マルチホップ接続による経路制御を行っていることを想定しておらず、また、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｓ等の従来の無線マルチホップネットワークでは、ＳＴＡの移動時に、移動先のＡＰとの接続後に新たに経路を生成するため、ハンドオーバーにかかる処理時間が大きい、という問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メッシュネットワークを構成する複数の無線マルチホップ通信装置が無線マルチホップ接続による経路制御を行う場合において、ハンドオーバーの処理時間を削減可能な通信方法および無線通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、メッシュネットワークを構成する複数の無線マルチホップ通信装置および当該無線マルチホップ通信装置配下の無線端末を含み、前記ネットワークを経由した経路制御処理として無線マルチホップ経路制御を採用する無線通信システムにおいて、特定の無線端末が前記ネットワーク経由（実経路）で所望の通信相手と通信を行っている場合の通信方法であって、前記特定の無線端末に接続された無線マルチホップ通信装置（接続元装置）が、当該無線端末とその通信相手との接続経路である無線マルチホップ経路情報をネットワーク内の他の無線マルチホップ通信装置（接続先候補装置）に広告する広告ステップと、前記接続先候補装置が、前記接続元装置から受信した無線マルチホップ経路情報に基づいて、移動により前記特定の無線端末が自装置に接続される可能性の有無を判断する接続判断ステップと、前記接続判断ステップの処理によって前記特定の無線端末が新たに接続される可能性があると判断した場合に、前記接続先候補装置が、前記特定の無線端末に関する無線マルチホップ経路を仮経路として設定する仮経路設定ステップと、前記特定の無線端末が前記接続先候補装置のいずれか一つに接続された場合、前記特定の無線端末に接続された接続先候補装置が設定した前記仮経路を新たな実経路（無線マルチホップ経路）として設定する実経路設定ステップと、前記特定の無線端末との接続が停止された前記接続元装置が、当該無線端末に対して設定していた実経路を、仮経路に変更するかまたは削除する実経路停止ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、無線端末が、移動により接続する無線アクセスポイントを変更する前に、予想される変更後の接続先無線アクセスポイントに変更後の無線マルチホップ経路を仮経路として設定しておくようにしたので、変更時の処理が削減されハンドオーバーの処理時間を短縮することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信方法および無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置の実施の形態１のネットワーク構成を示す図である。本実施の形態では、無線アクセスポイントを通信装置の例として説明する。図１において、ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４は、無線マルチホップで経路制御が行われているメッシュネットワーク（またはアドホックネットワーク）を構成する無線アクセスポイントであり、ＳＴＡ１０，ＳＴＡ１１は無線端末である。また、無線エリア２１は、ＡＰ１に無線接続可能な範囲、無線エリア２２は、ＡＰ２に無線接続可能な範囲である。ＳＴＡ１０は、移動する無線端末であり、移動前には、無線エリア２１内にありＡＰ１に接続されており、無線エリア２２内に移動するとＡＰ２に接続される。ＳＴＡ１１は、ＡＰ４に接続されている無線端末である。無線マルチホップ経路３０は、ＳＴＡ１０が無線エリア２１内にあるときのＳＴＡ１０からＳＴＡ１１への接続経路を表し、ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ４経由を経由するものである。また、無線マルチホップ経路３１は、ＳＴＡ１０が無線エリア２２内に移動した後のＳＴＡ１０からＳＴＡ１１への接続経路を表す。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。

まず、ＳＴＡ１０は、無線エリア２１内にありＡＰ１に接続されている。また、ＳＴＡ１０は、ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ４を経由する無線マルチホップ経路３０によってＳＴＡ１１と通信を行っている。このとき、ＡＰ１は、隣接ＡＰのノード情報や隣接リンク情報，トポロジ情報，ＧＰＳ等の位置情報，配下の無線端末（図１の例ではＳＴＡ１０）に関するＳＴＡ情報，配下の無線端末の経路情報（配下のＳＴＡ１０とＳＴＡ１１との接続経路である無線マルチホップ経路３０に関する情報など）などを保持している。ＡＰ１は、これら保持している情報の一部または全て（少なくとも配下の無線端末の経路情報を含む）を同一ネットワーク内のＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４に広告する。通常は周期的に広告しているが、接続状態が変化したときにも広告を行う。

次に、ＳＴＡ１０がＡＰ１に接続されている状態で、ＡＰ２は、無線エリア２２にＳＴＡ１０が移動して配下に接続される可能性があると判断した場合には、ＡＰ２経由の無線マルチホップ経路３１（ＳＴＡ１０がＡＰ２に接続してＳＴＡ１１との通信を行う場合に本ネットワークの無線マルチホップ経路制御に基づき選択される経路）を仮経路として設定する。なお、仮経路は、少なくともＳＴＡ１０のデータの送信元となるＡＰ１とＳＴＡ１１からのデータの送信元ＡＰ（この場合はＡＰ４）に設定される。また、すべてのＡＰで経路を保持するＯＬＳＲやＡＯＤＶなどを用いる場合には、仮経路をすべてのＡＰで設定しておくようにしてもよい。また、これに限らず、仮経路の増大を防ぐために、仮経路上のＡＰのみが設定するようにしてもよいし、または、通信相手と最も近いＡＰ（この場合はＡＰ４）のみが設定するようにしてもよい。

その後、ＳＴＡ１０が実際に無線エリア２２内に移動し、ＡＰ２に接続された場合、ＡＰ２は、仮経路として設定済みの無線マルチホップ経路１２を実経路に変更する。接続状態が変化したため、ＡＰ２は、前述の隣接ＡＰのノード情報や隣接リンク情報，トポロジ情報，ＧＰＳ等の位置情報，配下の無線端末に関するＳＴＡ情報，配下の無線端末の経路情報の一部または全て（少なくとも配下の無線端末の経路情報を含む）を広告する。このとき、ＡＰ１は、ＳＴＡ１０との接続がなくなるため、実経路として設定していた無線マルチホップ経路３０を仮経路に変更するか、または削除する。これ以降は、新たな無線マルチホップ接続により、通信が行われるようになる。

以上のように、本実施の形態においては、たとえば、ＳＴＡ１０がＡＰ１との接続からＡＰ２との接続に移行する可能性があると判断された場合、移行前に、予想される移行後の接続先ＡＰ２に移行後の無線マルチホップ経路を仮経路として設定しておくこととした。これにより、移行後に経路を生成する従来技術と比較して移行時の処理が削減され、ハンドオーバーの処理時間を短縮することができる。

なお、ＡＰ２が、無線エリア２２内にＳＴＡ１０が移動する可能性があると判断する方法として、ＡＰ１よりブロードキャストされる前述の情報（隣接ＡＰのノード情報や隣接リンク情報，トポロジ情報，ＧＰＳ等の位置情報，配下のＳＴＡのＳＴＡ情報および経路情報、の一部または全て）を用いる方法が考えられる。たとえば、あるＡＰにおいて、「隣接するＡＰにＳＴＡが接続された」という情報を取得した場合には、そのＳＴＡは近くに存在するため配下に移動してくる可能性が高いと判断できる。つまり、図１の例では、ＳＴＡ１０が接続されているＡＰ１に隣接するＡＰ２，３が、ＳＴＡ１０が配下に移動してくる可能性が高いと判断する。そして、それらのＡＰでは、ＳＴＡ１０の経路情報をもとに仮経路を設定しておく。

また、あらかじめ複数のＡＰで構成されるグループを定義しておき、グループ内のＡＰに無線端末が接続された場合に、グループ内の他の全てのＡＰが、そのＳＴＡに関する経路情報をもとに仮経路を設定しておくようにしてもよい。たとえば、図１の例では、ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４でグループを構成しておき、ＳＴＡ１０がＡＰ１に接続された場合、ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４がＳＴＡ１０に関する仮経路を設定する。

また、各ＡＰは、広告されているＧＰＳ情報を用いて他のＡＰの位置を把握することにより、直接通信を行っていないＡＰも含めて物理的に近い位置にあるかどうかを判断してもよい。各ＡＰでは、物理的に近い位置にあるＡＰは前述の隣接ＡＰと同様に扱い、その隣接ＡＰに接続されたＳＴＡに関する仮経路を設定する。

また、ＡＰ１は、たとえば、以下に示す手順により、ＳＴＡ１０のトラヒックがＶｏＩＰ（Voice Over Internet Protocol）トラヒックである場合にのみ仮経路を設定することにしてもよい。ＶｏＩＰトラヒックを含むか否かの判断方法としては、たとえば、ＳＩＰメッセージであるかどうか、その他ＶｏＩＰパケットの特性を有するかどうか等を確認する方法がある。

まず、ＳＴＡ１０からのトラヒックがＶｏＩＰトラヒックを含むと判断した場合には、ＡＰ１は、ＳＴＡ１０がＶｏＩＰ端末である、またはＳＴＡ１０からのパケットがＶｏＩＰトラヒックを含む、ということを示す情報を、ＳＴＡ情報に追記して保持するとともに、そのＳＴＡ情報をＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４に広告する。

ＡＰ２は、前述のとおりＳＴＡ１０が移動してくる可能性があると判断しているが、広告されたＳＴＡ１０のＳＴＡ情報を用いて、ＳＴＡ１０がＶｏＩＰ端末である場合、またはＳＴＡ１０からのパケットがＶｏＩＰトラヒックを含む場合にのみ、ＳＴＡ１０に関する仮経路を設定する。つまり、ＶｏＩＰトラヒックを含む場合にのみ高速にハンドオーバーが実施され、それ以外の場合には、ＳＴＡが移動してくると予想される（ＳＴＡが移動してくる可能性があると判断される）場合でも仮経路が設定されていないので、従来同様、新たなＡＰに接続後にマルチホップ接続経路が設定される。これによって、仮経路の増大を防ぐことができる。

さらに、各ＡＰは、仮経路設定からの経過時間を管理し、一定時間（Life Time）経過してもＳＴＡが配下に移動してこない場合、仮経路を消去するようにしてもよい。Life Timeは、メッセージにより更新可能とすることもできる。また、仮経路消去メッセージまたはLife Timeを強制的に期限切れとするようなLife Timeクリアメッセージなどにより、強制的に、仮経路を削除することもできる。さらに、ＶｏＩＰの場合に、平均通話時間，最大通話時間などアプリケーション特有のサービス時間に基づいてLife Timeを設定してもよいし、または、過去のサービス時間を元にLife Timeを設定してもよい。

以上のように、本実施の形態のＡＰは、ＳＴＡが移動して配下に接続される可能性の有無を判断し、可能性がある場合には、配下に接続された後のマルチホップ接続経路を、当該接続前にあらかじめ仮設定しておくようにした。これにより、接続後に経路を生成する従来技術と比較してハンドオーバーの処理時間を低減することができる。

なお、以上の例では、無線ＬＡＮについて説明したが、ＩＥＥＥ８０２．１１などの無線ＬＡＮだけでなく、ＩＥＥＥ８０２．１５あるいは、ＩＥＥＥ８０２．１６，８０２．１６eのＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等、その他の無線マルチホップで接続されるメッシュネットワーク（またはアドホックネットワーク）においても、本実施の形態の仮経路設定方法は適用可能である。さらに、レイヤ２による経路制御でもレイヤ３による経路制御でも、同様の動作が可能であり同様の効果が得られる。このように、本実施の形態は、すべての無線マルチホップの経路制御に適用することができる。

実施の形態２．
図２は、本発明にかかる通信装置の実施の形態２のネットワーク構成を示す図である。実施の形態１と同様のものについては、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４で構成されるメッシュネットワークはＧＷ（ゲートウェイ）４０を介して他のネットワーク４１に接続される。図２において、ＧＷ４０は、ＡＰ４と他のネットワーク４１を接続するゲートウェイである。無線マルチホップ経路３２は、移動前におけるＳＴＡ１０から他のネットワーク４１への経路で、ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ４，ＧＷ４０を経由する。また、無線マルチホップ経路３３は、ＳＴＡ１０が移動してＡＰ２に接続された後の、ＳＴＡ１０から他のネットワーク４１への経路で、ＡＰ２，ＡＰ４，ＧＷ４０を経由する。

つづいて、本実施の形態の通信動作について説明する。

まず、ＳＴＡ１０は、無線エリア２１内にありＡＰ１に接続されている。また、ＳＴＡ１０は、ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ４，ＧＷ４０を経由する無線マルチホップ経路３２によって他のネットワーク４１と接続されている。このとき、ＡＰ１は、隣接ＡＰ（無線アクセスポイント）のノード情報や隣接リンク情報，トポロジ情報，ＧＰＳ等の位置情報，配下に接続されているＳＴＡ（図１の例ではＳＴＡ１０）に関するＳＴＡ情報，配下のＳＴＡの経路情報（配下のＳＴＡ１０とＳＴＡ１１との接続経路である無線マルチホップ経路３０に関する情報）などを保持している。また、ＡＰ１は、これら保持している情報の一部または全てを同一ネットワーク内のＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４の各ＡＰとＧＷ４０に広告する。

次に、ＳＴＡ１０がＡＰ１に接続されている間に、ＡＰ２は、ＳＴＡ１０が移動して配下に接続される可能性があると判断し、ＡＰ２経由の無線マルチホップ経路３３を仮経路として設定する。配下に接続される可能性の有無の判断は実施の形態１と同様の方法で実施する。

その後、ＳＴＡ１０が実際に無線エリア２２内に移動してＡＰ２に接続されると、ＡＰ２は仮経路として設定済みの無線マルチホップ経路３３を実経路に変更する。この時、ＡＰ１は、ＳＴＡ１０との接続がなくなるため、実経路として設定していた無線マルチホップ経路３２を仮経路に変更するか、または削除する。

以上のように本実施の形態のＡＰは、ＳＴＡが移動して配下に接続される可能性の有無を判断し、可能性がある場合には配下に接続された後のマルチホップ接続経路を接続前にあらかじめ仮設定しておくようにした。これにより、接続後に経路を生成する従来技術と比較してハンドオーバーの処理時間を低減することができる。

実施の形態３．
図３は、本発明にかかる通信装置の実施の形態３のＳＴＡ移動前のメッセージ広告の動作を示す図である。本実施の形態では、各ＡＰが、配下のＳＴＡのＳＴＡ情報と配下のＳＴＡの経路情報とをメッセージ広告により送信する例を示す。また、メッセージ広告以外の通信動作については実施の形態１と同様である。

本実施の形態のネットワーク構成は、図１と同様である。図３において、実施の形態１と同様の機能のものは、図１と同一の符号を付して説明を省略する。メッセージ５０はＡＰ１からＡＰ２へ、メッセージ５１はＡＰ１からＡＰ３へ、メッセージ５２はＡＰ１からＡＰ４へ送信されるＡＰ間のメッセージである。

ＳＴＡ１０は、実施の形態１と同様に、移動前にはＡＰ１に接続されている。このとき、ＡＰ１は、保持している配下のＳＴＡのＳＴＡ情報と経路情報とをＡＰ２にメッセージ５０で広告し、同様に、ＡＰ３にメッセージ５１で、ＡＰ４にメッセージ５２で広告する。

つづいて、ＳＴＡ１０の移動前のメッセージ広告の動作について図３に基づいて説明する。

各ＡＰは、自身の保持している配下のＳＴＡのＳＴＡ情報と経路情報をＡＰ間メッセージにより互いに広告しあう。たとえば、ＡＰ１では、隣接のＡＰ２とＡＰ３に対して配下のＳＴＡのＳＴＡ情報（図３の例ではＳＴＡ１０の情報）と経路情報（図１の無線マルチホップ経路３０）をそれぞれメッセージ５０，メッセージ５１により周期的に広告する。また、ＳＴＡの接続状態の変化等、他ＡＰに対し情報に変化のあったことを知らせる必要があるときにも、これらのメッセージを広告する。また、隣接でないＡＰ４には、他のＡＰ（図３の例ではＡＰ３）を経由してメッセージ５２により広告することとしてもよい。

図４は、ＳＴＡ１０の移動後のメッセージ広告の動作を示す図である。メッセージ６０は、ＡＰ２からＡＰ１に、メッセージ６１はＡＰ２からＡＰ４に、メッセージ６２はＡＰ２からＡＰ３にそれぞれ送信されるＡＰ間メッセージである。

つづいて、ＳＴＡ１０の移動後のメッセージ広告動作について図４に基づいて説明する。

各ＡＰは、自身の保持している配下のＳＴＡのＳＴＡ情報と経路情報をＡＰ間メッセージにより互いに広告しあう。ＳＴＡ１０がＡＰ２の無線エリア２２に移動し、ＡＰ２に接続されると、ＡＰ２は、送信するＡＰ間メッセージに、配下のＳＴＡのＳＴＡ情報（この例ではＳＴＡ１０の情報）と経路情報（この例では無線マルチホップ経路３３）を追加する。

ＡＰ２は、隣接するＡＰ１とＡＰ４に対して配下のＳＴＡのＳＴＡ情報と経路情報を、それぞれメッセージ６０，メッセージ６１により周期的に広告している。さらに、ＳＴＡの接続状態の変化等、他ＡＰに対し情報に変化のあったことを知らせる必要があるときにも、これらのメッセージを広告する。なお、隣接でないＡＰ３には、他のＡＰ（図４ではＡＰ４）を経由してメッセージ６２により広告することとしてもよい。

以上のように本実施の形態のＡＰは、ＡＰ間メッセージにより配下のＳＴＡのＳＴＡ情報と経路情報を広告するようにしたので、汎用の手順で仮経路設定処理を行うことができる。

実施の形態４．
図５，６は、本発明にかかる通信装置の実施の形態４の仮経路を示す図である。本実施の形態では、仮経路の設定動作について説明する。仮経路の設定以外の動作については実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。

本実施の形態のネットワーク構成は、図１と同様である。図５，６において、実施の形態１と同様の機能のものは、図１と同一の符号を付して説明を省略する。図５，図６に示すように、移動が予想されるＳＴＡ１０から通信先であるＳＴＡ１１への経路を無線マルチホップ上り経路３１−ａとし、逆方向の、ＳＴＡ１１からＳＴＡ１０への経路を無線マルチホップ下り経路３１−ｂとする。

本実施の形態では、仮経路について、アクティブと非アクティブの２つの状態を定義する。仮経路がアクティブな状態では、実経路と同等であり、ＡＰ２は、その経路に該当する送信元と送信先との間でパケット送信があると、その経路を使用した転送を行う。これに対し、仮経路が非アクティブな状態では、その経路に該当する送信元と送信先との間でパケット送信があっても、仮経路による送信は行わない。仮経路をアクティブにしておくことにより、ＳＴＡの移動後に即時に新しい経路で通信が可能になる。一方で、移動ＳＴＡの通信先（この例ではＳＴＡ１１）から移動ＳＴＡ（この例ではＳＴＡ１０）への経路は、仮経路設定と同時にアクティブになると、移動ＳＴＡの移動前に新しい経路で転送を行ってしまう可能性があるため、仮経路設定時には非アクティブとしておく。

つづいて、仮経路の設定動作について図５を用いて説明する。

まず、ＡＰ２は、実施の形態１と同様にＡＰ間の広告情報を用いて、無線マルチホップ上り経路３１−ａを仮経路として設定する。同時に、仮経路である無線マルチホップ上り経路３１−ａをアクティブに設定する。一方、上記と同様に、無線マルチホップ下り経路３１-ｂについては仮経路として設定されるが、この経路は非アクティブに設定する。

これによって、ＳＴＡ１０がＡＰ２に接続されて、ＡＰ２がＳＴＡ１０からのパケットを受信すれば、ＡＰ２は、無線マルチホップ上り経路３１−ａに従ってパケットの転送が可能となる。さらに、ＡＰ２は、ＳＴＡ１０がＡＰ２に接続されたことが確認できた後、無線マルチホップ下り経路３１-ｂをアクティブに設定する。

また、図６に示すように、ＡＰ２は、仮経路の設定時に、無線マルチホップ上り経路３１−ａと無線マルチホップ下り経路３１−ｂをともに非アクティブとしてもよい。この場合には、たとえば、ＳＴＡ１０がＡＰ２に接続すると同時に、無線マルチホップ上り経路３１−ａと無線マルチホップ下り経路３１−ｂをアクティブに設定する。

以上のように、本実施の形態では、仮経路にアクティブと非アクティブの２つの状態を定義し、切り替えることができるようにした。これにより、即時に切り替えたい経路と指定により切り替える経路とを設定できるようになり、不適切な経路設定を防止することができる。

実施の形態５．
図７は、本発明にかかる通信装置の実施の形態５の経路制御シーケンスを示す図である。本実施の形態では、ＩＥＴＦ ＭＡＮＥＴのＡＯＤＶまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｓ等のＡＯＤＶをベースとした経路制御を適用する。本実施の形態のネットワーク構成は実施の形態１（図１参照）と同様である。また、仮経路動作については、実施の形態４（図５参照）と同様である。実施の形態１または実施の形態４と同様の部分については、説明は省略する。

図７は、ＲＲＥＰ−Ａｃｋ（Root Reply Acknowledge）を使用する場合のＡＯＤＶをベースとした経路制御シーケンスを示す図である。以下、図７を用いて本実施の形態の経路制御シーケンスを説明する。

ＡＰ２は、ＡＰ１からの広告により、ＳＴＡ１０がＡＰ２に接続される可能性があると判断し（ステップＳ１１）、ＳＴＡ１０からＳＴＡ１１への仮経路設定が必要であると判断する。このとき、ＡＰ２は、該当する経路情報または仮経路情報を保持していない場合、ブロードキャストにより擬似ＲＲＥＱ（Root Request）を送信する（ステップＳ１２）。

ＳＴＡ１１までの経路を保持しているＡＰ４は経路選択基準に従って経路を選択し（この例では、ＡＰ２−ＡＰ４)、その選択した経路を用いてＡＰ２にユニキャストでＲＲＥＰ（Root Reply）を返送する（ステップＳ１３）。

ＡＰ２は、ＲＲＥＰの通過してきた経路とＲＲＥＰの情報を用いてＳＴＡ１０とＳＴＡ１１(ＡＰ４経由)との間の仮経路を設定する（ステップＳ１４）。図５の例では、無線マルチホップ上り経路３１−ａと無線マルチホップ下り経路３１−ｂを設定し、両方または無線マルチホップ下り経路３１−ｂを非アクティブとする。その後、ＳＴＡ１０の移動等によりＡＰ２と接続された場合、またはＳＴＡ１０とＡＰ２が接続した後にＳＴＡ１０からデータ送信があった場合（ステップＳ１５）、非アクティブな仮経路をアクティブにするとともに（ステップＳ１６）、ＡＰ４にＲＲＥＰ−Ａｃｋをユニキャストで返送する（ステップＳ１７）。そして、ＡＰ４は、ＲＲＥＰ−Ａｃｋを受信すると仮経路３１−ｂを用いて通信を開始する。

以上の動作により経路設定が終了し、ＳＴＡ１０とＳＴＡ１１との間で新しい経路による送受信が行われる。

なお、本実施の形態では、実施の形態４と同様に仮経路にアクティブ／非アクティブの状態を定義して切り替えるようにしたが、アクティブ／非アクティブを用いずに、実施の形態１と同様、仮経路と実経路の切り替えのみで仮経路動作の制御を実施してもよい。

以上のように、本実施の形態では、ＡＯＤＶを用いて経路制御を行うようにしたので、汎用の手順で経路制御を行うことができる。

実施の形態６．
図８は、本発明にかかる通信装置の実施の形態６の通信装置の経路制御シーケンスを示す図である。本実施の形態では、ＩＥＴＦ ＭＡＮＥＴのＯＬＳＲまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｓ等のＯＬＳＲをベースとした経路制御を適用する。本実施の形態のネットワーク構成は実施の形態１（図１参照）と同様である。また、本実施の形態では、メッセージ広告については実施の形態３と同様（図３，４参照）、仮経路動作については実施の形態４（図５参照）と同様である。実施の形態１，実施の形態３，実施の形態４と同様の部分については、説明は省略する。

以下、図８を用いて本実施の形態の経路制御シーケンスを説明する。

ＡＰ２は、ＡＰ１からの広告メッセージ５０によりＳＴＡ１０がＡＰ２に接続される可能性があると判断し（ステップＳ２１）、ＳＴＡ１０からＳＴＡ１１への仮経路設定が必要であると判断する。このとき、ＡＰ２は、該当する経路情報または仮経路情報を保持していない場合、ＳＴＡ１０が擬似的にＡＰ２に接続されているという擬似ＳＴＡ情報をメッセージ６０，６１，６２に付加して広告する（ステップＳ２２）。擬似ＳＴＡ情報のメッセージ６０，６１，６２への付加は、たとえば、ＯＬＳＲで規定されているＨｅｌｌｏメッセージまたはＴＣ（Topology Control）メッセージのLink Code上位４ｂｉｔの一部または全部を用いて拡張するか、もしくは、これらのメッセージにＴＬＶ（Type Length Value）形式で拡張された擬似ＳＴＡ情報フィールドを追加することにより実現する。

次に、ＡＰ２は、他ＡＰから広告されたメッセージ（ＨｅｌｌｏメッセージまたはＴＣ（Topology Control）メッセージなど）をもとに、経路選択基準に従って経路を選択し（ここでは、ＡＰ２−ＡＰ４経由）、ＳＴＡ１０からＳＴＡ１１への仮経路を設定する（ステップＳ２３）。図５の例では、無線マルチホップ上り経路３１−ａと無線マルチホップ下り経路３１-ｂを仮経路として設定し、両方または無線マルチホップ下り経路３１-ｂを非アクティブとする。

次に、ＳＴＡ１０が、移動等により実際にＡＰ２と接続された場合、ＡＰ２は、ＳＴＡ１０のＳＴＡ情報をメッセージ６０，６１，６２に付加して広告する（ステップＳ２４）。また、このとき、メッセージ６０，６１，６２には、経路をアクティブにする指示も追加しておく（ステップＳ２５）。経路をアクティブにする指示の追加は、たとえば、メッセージ６０，６１，６２に、ＯＬＳＲのＨｅｌｌｏメッセージまたはＴＣメッセージのＴＬＶ形式で拡張したアクティブ指示フィールドを追加しておくことにより実現する。このようにメッセージ６０，６１，６２を用いて、仮経路をアクティブとすることにより、最短時間で経路設定を行うことができる。

なお、本実施の形態では、実施の形態４と同様に仮経路にアクティブ／非アクティブの状態を定義して切り替えるようにしたが、アクティブ／非アクティブを用いずに、実施の形態１と同様、仮経路と実経路の切り替えのみで仮経路動作の制御を実施してもよい。

以上のように、本実施の形態では、ＯＬＳＲを用いて経路制御を行うようにしたので、汎用の手順で経路制御を行うことができる。

実施の形態７．
図９は、本発明にかかる通信装置の実施の形態７の実経路から仮経路への変更または消去に関するシーケンスを示す図である。図９は、Route Errorメッセージにより、実経路の仮経路への変更または消去を行う例である。本実施の形態のネットワーク構成は実施の形態１（図１参照）と同様である。また、本実施の形態では、メッセージ広告については実施の形態３と同様（図３，４参照）、仮経路動作については実施の形態４（図５参照）と同様である。

図９および図１を用いて、本実施の形態の実経路から仮経路への変更または消去に関する動作を説明する。図１のネットワーク構成例において、ＳＴＡ１０は、実施の形態１と同様に、まず、ＡＰ１に接続され、その後、移動によりＡＰ２に接続される。

ＳＴＡ１０の移動前は、ＡＰ１からの指示により無線マルチホップ経路３０が実経路として設定されている。このとき、無線マルチホップ経路３０上にあるＡＰは、ＡＰ１からの実経路設定指示に基づいて無線マルチホップ経路３０による転送を行っている。

一定時間にわたってＳＴＡ１０との通信が不通になるか、アソシエーションが切断されるか、またはＳＴＡ１０の移動先のＡＰ（図１ではＡＰ２）からのＳＴＡ情報にＳＴＡ１０の情報が含まれていることを知ると、ＡＰ１は、ＳＴＡ１０が配下から移動したと判断する（ステップＳ３１）。

次に、ＡＰ１は、ブロードキャスト、または無線マルチホップ経路３０上にあるＡＰへのユニキャストにより、実経路を仮経路に変更するメッセージ、経路消去を指示するメッセージ、または、同等のメッセージを送信する。このとき、送信するメッセージは、たとえば、Route Errorメッセージを拡張して、実経路を仮経路に変更する情報または経路消去を指示する情報を含むようにしたものを使用する。このメッセージの送信により、実経路から仮経路への変更、または、経路消去を強制的に行う。なお、Route Errorメッセージのかわりに、Ｈｅｌｌｏメッセージ，ＴＣメッセージのいずれかを拡張して使用してもよい。

なお、各々のＡＰは、移動先のＡＰ（この例ではＡＰ２）から広告されるＳＴＡ情報（配下のＳＴＡ情報）に基づいて、ＳＴＡ（この例ではＳＴＡ１０）の移動を検知することとしてもよい。各々のＡＰは、ＳＴＡの移動の検知後、そのＳＴＡの経路として設定していた実経路を仮経路に変更するか、または経路消去を行う。

以上のように、本実施の形態では、ＳＴＡの移動前の通信に用いていた経路を、汎用メッセージの拡張により、ＳＴＡ移動に伴って、仮経路に変更するか、またはその経路を削除するようにした。これにより、汎用の処理で仮経路への変更、または経路削除を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる通信方法は、メッシュネットワークを経由した経路制御処理として無線マルチホップ経路制御を採用する無線通信システムに有用であり、特に、無線マルチホップ経路にて通信中の端末装置が移動に伴ってハンドオーバーを行う場合の通信方法として適している。

実施の形態１のネットワーク構成を示す図である。 実施の形態２のネットワーク構成を示す図である。 実施の形態３の無線端末移動前のメッセージ広告の動作を示す図である。 実施の形態３の無線端末移動前のメッセージ広告の動作を示す図である。 実施の形態４の仮経路を示す図である。 実施の形態４の仮経路を示す図である。 実施の形態５の経路制御シーケンスを示す図である。 実施の形態６の経路制御シーケンスを示す図である。 実施の形態７の実経路から仮経路への変更または消去に関するシーケンスを示す図である。 従来の経路制御の動作フローを示す図である。

符号の説明

１，２，３，４ 無線アクセスポイント（ＡＰ）
１０，１１ 無線端末（ＳＴＡ）
２１，２２ 無線エリア
３０，３１，３２，３３，３１−ａ，３１−ｂ 無線マルチホップ経路
４０ ゲートウェイ
４１ 他のネットワーク
５０，５１，５２，６０，６１，６２ メッセージ

Claims (16)

1. メッシュネットワークを構成する複数の無線マルチホップ通信装置および当該無線マルチホップ通信装置配下の無線端末を含み、前記ネットワークを経由した経路制御処理として無線マルチホップ経路制御を採用する無線通信システムにおいて、特定の無線端末が前記ネットワーク経由（実経路）で所望の通信相手と通信を行っている場合の通信方法であって、
   前記特定の無線端末に接続された無線マルチホップ通信装置（接続元装置）が、当該無線端末とその通信相手との接続経路である無線マルチホップ経路情報をネットワーク内の他の無線マルチホップ通信装置（接続先候補装置）に広告する広告ステップと、
   前記接続先候補装置が、前記接続元装置から受信した無線マルチホップ経路情報に基づいて、移動により前記特定の無線端末が自装置に接続される可能性の有無を判断する接続判断ステップと、
   前記接続判断ステップの処理によって前記特定の無線端末が新たに接続される可能性があると判断した場合に、前記接続先候補装置が、前記特定の無線端末に関する無線マルチホップ経路を仮経路として設定する仮経路設定ステップと、
   前記特定の無線端末が前記接続先候補装置のいずれか一つに接続された場合、前記特定の無線端末に接続された接続先候補装置が設定した前記仮経路を新たな実経路（無線マルチホップ経路）として設定する実経路設定ステップと、
   前記特定の無線端末との接続が停止された前記接続元装置が、当該無線端末に対して設定していた実経路を、仮経路に変更するかまたは削除する実経路停止ステップと、
   を含むことを特徴とする通信方法。
2. 前記接続判断ステップでは、前記接続先候補装置が、予め既知の隣接する他の無線マルチホップ通信装置および前記接続元装置から受信した無線マルチホップ経路情報に基づき、自装置に隣接する無線マルチホップ通信装置の配下に前記無線端末が接続されていることを検知した場合に、自装置の配下に当該無線端末が新たに接続される可能性があると判断することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記ネットワークにおいて、複数の無線マルチホップ通信装置で構成されるグループを設定し、
   前記接続判断ステップでは、前記接続先候補装置が、前記接続元装置から受信した無線マルチホップ経路情報に基づき、同一グループ内の無線マルチホップ通信装置に前記無線端末が接続されていることを検知した場合に、自装置の配下に当該無線端末が新たに接続される可能性があると判断することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
4. 特定のトラヒックまたは特定のトラヒック専用端末を検出するトラヒック検出ステップ
   をさらに含み、
   前記仮経路設定ステップは、前記特定の無線端末が新たに接続される可能性があると判断し、かつ前記トラヒック検出ステップにより特定のトラヒックまたは特定のトラヒック専用端末であることを検出した場合に、仮経路を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の通信方法。
5. 前記特定のトラヒックをＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）トラヒックとすることを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
6. 仮経路設定から一定時間経過しても対応無線端末が接続されない場合、前記接続先候補装置は、前記仮経路を削除することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信方法。
7. 前記一定時間は、ＶｏＩＰトラヒックである場合、通話時間をもとに決定する、または更新することを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
8. 前記メッシュネットワークは、ゲートウェイを経由して他のネットワークと接続し、
   前記無線マルチホップ経路が前記ゲートウェイを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の通信方法。
9. 前記無線通信システムとして無線ＬＡＮを想定し、前記メッシュネットワークを構成する各無線マルチホップ通信装置をＡＰ（アクセスポイント）とした場合、
   前記広告ステップでは、ＡＰ間メッセージを用いて広告することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の通信方法。
10. 前記接続先候補装置が、自装置の配下に前記無線端末が接続された後に、前記仮経路設定ステップにて設定された仮経路を非アクティブからアクティブに変更する仮経路変更ステップをさらに含み、
    前記仮経路設定ステップでは、前記無線端末から送信する方向の仮経路をアクティブとし、当該無線端末が受信する方向の仮経路を非アクティブとすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の通信方法。
11. 前記接続先候補装置が、自装置の配下に前記無線端末が接続された後に、前記仮経路設定ステップにて設定された仮経路を非アクティブからアクティブに変更する仮経路変更ステップをさらに含み、
    前記仮経路設定ステップでは、前記無線端末から送信する方向の仮経路および当該無線端末が受信する方向の仮経路の両方を非アクティブとすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の通信方法。
12. ＡＯＤＶ（Ad Hoc On Demand Distance Vector）をベースとした経路制御を想定する場合、
    前記仮経路設定ステップでは、前記接続先候補装置が、擬似的なＲＲＥＱ（Root Request）を送信し、通信相手までの仮経路を保持している通信装置から受信したＲＲＥＰ（Root Reply）に基づき、前記無線端末から通信相手までの経路を仮経路として設定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の通信方法。
13. ＲＲＥＰを受信した通信装置が、前記無線端末が自装置に接続された後に、さらに、ＲＲＥＰ−Ａｃｋ（Root Reply Acknowledge）をＲＲＥＰの送信元の通信装置に返送し、
    前記ＲＲＥＰ−Ａｃｋを受信した通信装置（前記ＲＲＥＰ送信元通信装置）が、仮経路を実経路に変更することを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
14. ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing Protocol）をベースとした経路制御を想定する場合、
    前記仮経路設定ステップでは、接続先候補装置が、擬似的に前記無線端末に接続されているという意味を含んだメッセージを広告し、擬似的に接続された無線端末から通信相手までの経路を仮経路として設定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の通信方法。
15. 前記実経路停止ステップは、一定時間にわたって前記無線端末との接続が不通になるか、または他の通信装置から広告される無線マルチホップ経路情報に当該無線端末の情報が含まれているときに、Route Errorメッセージ，Ｈｅｌｌｏメッセージ，ＴＣメッセージなどの経路制御のためのAP間メッセージのいずれかを拡張あるいは、同等のメッセージを用いて、当該無線端末に対する実経路を仮経路に変更する、または、消去することを特徴とする請求項９に記載の通信方法。
16. メッシュネットワークを構成する複数の無線マルチホップ通信装置および当該無線マルチホップ通信装置配下の無線端末を含み、前記ネットワークを経由した経路制御処理として無線マルチホップ経路制御を採用する無線通信システムであって、
    請求項１〜１５のいずれか一つに記載の通信方法を実行することを特徴とする無線通信システム。

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