JP2008306585A - 無線通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】グループアドホックネットワークにおいて、グループ重複が発生した場合でも、目的とする端末まで最適ルーティングを行うことができる無線通信端末を得ること。
【解決手段】宛先と、宛先にデータを送信するためにつぎに送信すべき端末である隣接端末とを含むルーティング情報を格納する再帰的ルーティングテーブル１２と、受信したデータのルーティング制御とルート検索処理を行うルーティング制御部１３と、再帰的ルーティングテーブル１２が、第１のグループ内の無線通信端末を宛先とするグループ内ルーティング情報と、第１のグループに隣接する第２のグループを宛先とするグループ間ルーティング情報とを同時に含む場合に、グループ内ルーティング検索処理と再帰的グループ間ルーティング検索処理とを行うようにルーティング制御部１３に指令を出し、その結果から最適なルートを選択する再帰的ルーティング分析部１４と、を備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、中央制御局や既存のネットワークインフラストラクチャを必要とせずにマルチホップ通信を行う無線通信端末に関するものである。

災害被災地など広域なフィールドにおいて、メンバがそれぞれに役割を持つ複数の行動グループに分かれて活動する場合に、各メンバが保持する無線通信端末間の通信の断絶や品質劣下の影響を抑えて、スムーズに情報交換を行うグループアドホックネットワークルーティングに関する技術が知られている。

たとえば、第１の従来技術として、障害物などの存在によって無線通信端末（以下、単に端末ともいう）間の直接的な電波伝搬が妨げられる場合の無線通信方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１では、複数の端末が、自立的に複数の端末からアドホックグループを形成し、この中で通信の状況に応じて上位局と下位局を決定する。そして、下位局同士の通信ができない場合には、上位局を介してグループ内またはグループ外局へ情報転送して、直接的に電波伝搬ができない端末間の通信を実現している。

また、第２の従来技術として、マルチホップ通信を含む無線ネットワークにおいて、ルートノードから所定の範囲に存在するノードに対して、ノードのグループ化とチャネル制御によって、同期情報をブロードキャストする方法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。このとき、親端末は、様々な目的の通信による干渉やチャネルの衝突を避けるために、グループメンバとなる端末を構成し、クロック制御によって同期を確立している。

さらに、第３の従来技術として、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いてゾーン（zone）内に存在する端末の配置を把握するゾーン間通信階層を用いる多階層型のルーティングによって、個々の端末が管理するルーティング範囲を限定し、ルート管理のためのメモリ量削減、および経路検索のための通信量を削減する方式も提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。

特開２００６−３１９７６１号公報 特表２００３−５１６６９９号公報 高橋道人、萬代雅希、笹瀬巌、「アドホックネットワークにおける階層依存型経路探索を用いた多階層ＺＨＬＳルーティング方式」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８６−Ｂ Ｎｏ．１０、ｐｐ．２１０７−２１１６、２００３年

ところで、第１の従来技術では、接続性を高めるために複数グループが近づく場合には、自立的に１グループを形成するようにして、いずれか一方の上位局が新たな上位局となり複数の下位局となるグループ端末に通信を転送するなど、通信が遮断した場合にも上位局を介した新たなルートを形成できるようにしている。そのため、端末の位置の変更によってグループの重複が生じるような場合には、新たなグループを形成する必要がある。その結果、２つのグループが近づくような状況で、それぞれのグループに属する端末間で通信を行う場合に、新たなグループを形成した後にルートを作成しなければならず、時間がかかってしまうという問題点があった。また、第２と第３の従来技術では、グループ内の端末の位置の変更によるグループの重複が生じるような場合の最適ルーティングについては、考慮されていなかった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、グループアドホックネットワークにおいて、グループ重複が発生した場合でも、目的とする端末まで最適ルーティングを行うことができる無線通信端末を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる無線通信端末は、複数のグループに分割された空間内でのデータ通信を、前記グループ間の通信と前記グループ内の無線通信端末間の通信との階層に分けて行う無線通信端末において、自無線通信端末と同一の第１のグループに属する無線通信端末または前記第１のグループとは異なるグループである宛先と、前記宛先にデータを送信するためにつぎに送信すべき前記第１のグループ内のまたは前記第１のグループと隣接するグループ内の無線通信端末である隣接端末とを含むルーティング情報を格納する再帰的ルーティングテーブルと、前記再帰的ルーティングテーブルに基づいて受信したデータのルーティング制御を行うとともに、ルート検索処理を行うルーティング制御手段と、前記再帰的ルーティングテーブルが、前記第１のグループ内の無線通信端末を宛先とするグループ内ルーティング情報と、受信したデータの自無線通信端末までの受信経路中の無線通信端末とは異なる、前記第１のグループに隣接する第２のグループを宛先とするグループ間ルーティング情報と、を同時に含む場合に、前記第１のグループ内を経由して前記データの宛先までのルートを検索するグループ内ルーティング検索処理と、前記第２のグループを経由して前記宛先までのルートを検索する再帰的グループ間ルーティング検索処理と、を並行して行うように前記ルーティング制御手段に指令を出し、その結果からいずれか最適なルートを選択する再帰的ルーティング分析手段と、を備え、前記ルーティング制御手段は、前記再帰的ルーティング分析手段によって選択されたルートに基づいて前記受信したデータのルーティング制御を行うことを特徴とする。

この発明によれば、グループアドホックネットワークにおいて、端末の位置の変更によってグループ重複が発生した場合に、一度通過したグループでも再帰的に通過できるようにしたので、最適ルーティングを実現することができるという効果を有する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる無線通信端末の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これら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。

以下では、従来のグループアドホックルーティング方式として、ＺＨＬＳ（Zone-based Hierarchical Link State）ルーティング方式の概要とその問題点について説明し、その問題点を解決するものとして、この発明にかかる実施の形態を説明する。

（ＺＨＬＳルーティング方式）
ＺＨＬＳルーティング方式は、ＧＰＳを用いた２階層ルーティング方式である。所定の範囲をそれぞれにゾーンＩＤが付された複数のゾーンに分割し、各無線通信端末（以下、単に端末ともいう）は、そのＧＰＳを利用して得られる位置から、自端末が属するゾーンのゾーンＩＤを認識する。

図１４−１〜図１４−２は、従来のＺＨＬＳルーティング方式によるネットワーク構成の一例を示す図であり、図１４−１は、ゾーンレベルのネットワーク構成の一例を示す図であり、図１４−２は、端末レベルのネットワーク構成の一例を示す図である。図１４−１に示されるように、所定の範囲が、複数のゾーンに分割される。分割された各ゾーンには、ゾーンＩＤ（ここでは、「１」〜「１６」）が付されている。また、この図には、ネットワークが実線で示されている。この図１４−１に示されるように、ゾーンレベルでは、隣接するゾーン間でのネットワークの接続状態が示される。また、図１４−１中のゾーンＩＤ「６」の近傍の端末による接続状態が図１４−２に示されている。図１４−２に示されるように、ゾーンＩＤ「６」には端末１０ａ，１０ｂ，１０ｃが存在し、端末１０ａは、同じゾーン内では、端末１０ｂ，１０ｃに接続されるとともに、隣接するゾーンＩＤ「５」の端末１０ｆとも接続される。また、端末１０ｂは、隣接するゾーンＩＤ「２」の端末１０ｅと接続され、端末１０ｃは隣接するゾーンＩＤ「７」の端末１０ｄと接続される。

図１５−１〜図１５−２は、従来のＺＨＬＳルーティング方式によるリンク状態テーブルの一例を示す図であり、図１５−１は、図１４−１におけるゾーン間のリンク状態テーブルの一例を示す図であり、図１５−２は、図１４−２における端末間のリンク状態テーブルの一例を示す図である。図１５−１に示されるように、ゾーン間のリンク状態テーブルは、対象となるゾーンを示す「ゾーンＩＤ」と、そのゾーンに隣接するゾーンを示す「ソーンＬＳＰ（Link State Packet）」の項目からなる。このゾーン間のリンク状態テーブルは、ネットワークを構成する各端末全体が保持している。また、図１５−２に示されるように、端末間のリンク状態テーブルは、対象となる端末を示す「端末ＩＤ」と、その端末に隣接する端末を示す「端末ＬＳＰ」の項目からなる。ここで、自ゾーンに属する端末については、端末を識別する端末ＩＤが「端末ＬＳＰ」に格納されるが、隣接するゾーンの端末については、ゾーンＩＤが格納される。この端末間のリンク状態テーブルは、ゾーンごとに、そのゾーンに属するすべての端末が保持している。

なお、ゾーン境界に配置され、隣接するゾーンに所属する端末と直接通信を行う端末を、境界端末という。たとえば、図１４−２の例で、ゾーンＩＤ「６」の端末１０ａ，１０ｂ，１０ｃはどれも境界端末である。

図１６は、従来例によるグループアドホックルーティング方式で通信を行う無線通信端末の機能構成を模式的に示すブロック図である。無線通信端末１０は、送受信部１１１と、ルーティングテーブル１１２と、ルーティング制御部１１３と、を備える。

送受信部１１１は、他の端末との間で所定の通信プロトコルで情報のやり取りを行う機能を有する。ルーティングテーブル１１２は、端末間のリンク状態テーブルとゾーン間のリンク状態テーブルとを格納するデータベースである。このルーティングテーブル１１２は、ＺＨＬＳ方式でルーティングを行うための、たとえば図１５−１〜図１５−２に示されるような端末間のリンク状態テーブルと、ゾーン間のリンク状態テーブルとを含む。

ルーティング制御部１１３は、送受信部１１１を制御し、グループ間ルーティングプロトコルやグループ内ルーティングプロトコルを用いて、他のゾーンの他の端末との間のまたは同じゾーン内の制御通信を行い、この結果に基づいてルーティングテーブル１１２内の端末間のリンク状態テーブルやゾーン間のリンク状態テーブルを管理する。また、ルーティング制御部１１３は、受信したデータについて、ルーティングテーブル１１２に基づいて宛先端末へとデータを送るためのルーティングを行う。

図１７は、従来例によるメッセージフォーマットの構造を模式的に示す図である。メッセージフォーマットには、送信元の端末の識別子を格納する「送信端末」と、宛先の端末の識別子を格納する「受信端末」と、送信するデータを格納する「ユーザデータ」と、が含まれる。図１７の場合、送信元の端末１０ａ−１が、宛先の端末１０ｂ−３に向けてユーザデータを送信する場合を例示している。

つぎに、このような従来のグループアドホックネットワークにおける問題点を説明する。図１は、グループアドホックネットワーク方式での通信の概要を説明するための図である。この図１に示されるように、グループアドホックルーティング方式は、ＧＰＳを用いて決定されたゾーンレベルルーティング（図中では、グループ間ルーティングと表記）に基づいて個々の端末間ルーティング（図中では、グループ内ルーティングと表記）を実施する。

図４は、グループ重複の定義を示す図である。ここで、端末１０ａ−１，１０ａ−２，・・・が存在するグループ１０ａと、端末１０ｂ−１，１０ｂ−２，１０ｂ−３，・・・が存在するグループ１０ｂとが存在し、最初の状態では両グループに重複が発生していないものとする。その後、２つのグループ１０ａ，１０ｂ内の端末の位置の変更（移動）によって、２つのグループ１０ａ，１０ｂとの間に重複が発生したものとする。

図１８は、図４の主要な端末の重複発生前のルーティングテーブルの一例を示す図である。ここでは、端末１０ａ−１，１０ａ−２，１０ｂ−１，１０ｂ−２のルーティングテーブルを示している。なお、図４で端末１０ａ−１から端末１０ｂ−３の方向にデータを送信する場合の端末間のリンク状態テーブルとゾーン間のリンク状態テーブルのみを示している。

重複発生前では、グループ１０ａのルーティング範囲は、図４中の点線で示される領域である。すなわち、グループ１０ａに含まれる端末と、グループ１０ａにグループレベルで隣接するグループ１０ｂの端末１０ｂ−１である。ここで、端末１０ａ−１，１０ｂ−１が境界端末となる。そのため、これらの端末のみ、端末間のリンク状態テーブルのほかに、ゾーン間のリンク状態テーブルを有している。ただし、図１８には、端末１０ｂ−１のグループ１０ａへのルーティング情報は示されていない。

図１９は、図４の主要な端末の重複発生後のルーティングテーブルの一例を示す図である。重複発生後では、これらの図に示されるように、グループの重複によってグループ１０ａでは、端末１０ａ−２，１０ａ−３，１０ａ−４が境界端末になり、グループ１０ｂでは、端末１０ｂ−１，１０ｂ−２，１０ｂ−３が境界端末となっている。その結果、これらの端末では、端末間のリンク状態テーブルのほかに、ゾーン間のリンク状態テーブルが含まれることになる。ただし、図４で端末１０ａ−１から端末１０ｂ−３の方向にデータを送信する場合の端末間のリンク状態テーブルとゾーン間のリンク状態テーブルのみを示している。そのため、端末１０ｂ−１には、グループ１０ａへのルーティング情報は示されておらず、また終点の端末１０ｂ−３についての端末間およびゾーン間のリンク状態テーブルは示されていない。

この重複発生後のように、同一空間内に複数のグループに属する端末が混在する場合（以下、グループ重複という）に、従来のＺＨＬＳルーティング方式では、最適なルートが選択されないという問題点があった。図２０は、最適なルートが選択されない場合の一例を示す図である。この図２０に示されるように、たとえば、グループ１０ａに属する端末１０ａ−１から、グループ１０ｂに属する端末１０ｂ−３に通信を行う場合を考える。このとき、端末１０ａ−１は、宛先（受信端末）が端末１０ｂ−３なので、図１９の端末間のリンク状態テーブルからデータを隣接端末１０ａ−２へと渡し、端末１０ａ−２は、同じく図１９のゾーン間のリンク状態テーブルからデータを隣接するグループ１０ｂの境界端末１０ｂ−１に渡す。端末１０ｂ−１は、同じく図１９の端末間のリンク状態テーブルから隣接端末１０ｂ−２に渡す。その後、グループ１０ｂ内のグループ内ルーティングによって、端末１０ｂ−２〜１０ｂ−３までデータが送られることになる。この端末１０ａ−１から１０ｂ−３のルートは下記のルート１に示すとおりであり、送信元から宛先まで７ホップでデータ送信を行う。

ルート１：１０ａ−１→１０ａ−２→１０ｂ−１→１０ｂ−２→１０ｂ−ａ→１０ｂ−ｂ→１０ｂ−ｃ→１０ｂ−３（７ホップ）

ところが、実際には、端末１０ａ−１〜１０ｂ−３への最適なルートとしては、下記のルート２に示すとおりであり、送信元から宛先まで６ホップでデータ送信を行うことができる。つまり、従来の方式では、７ホップになる「ルート１」が選択されてしまい、最適にルーティング（ホップ数が少ないルーティング）をすることができない。

ルート２：１０ａ−１→１０ａ−２→１０ｂ−１→１０ｂ−２→１０ａ−３→１０ａ−４→１０ｂ−３（６ホップ）

このグループ重複のように同一空間に異なるグループに所属する端末が混在する場合には、従来の通信方式では最適なルート、すなわちホップ数の少ないルートを選択することができないという問題点があった。

そこで、以下の実施の形態では、同一空間に異なるグループに所属する端末が混在する場合でも、最適なルーティングを行うことができる無線通信端末について説明する。

なお、以下の実施の形態では、グループアドホックルーティング方式でグループ間に重複が発生した場合の端末間の通信について説明する。また、この通信においては、階層型のルーティング方式が用いられる。図１は、階層型ルーティングの概念を示す図である。この図に示されるように、ある所定の範囲を複数のグループ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・に分割する。この分割は、たとえばＧＰＳによる位置で範囲を区切ることによって行うことができる。この分割された各グループ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・間における通信経路間の関係をグループ間ルーティングという。また、分割された各グループ内には端末１０ａ−１，１０ｃ−５，・・・が存在する。端末１０ａ−１，１０ｃ−５，・・・は、ＧＰＳによって得られる自端末の位置に対応するグループに属する。このグループ内の各端末間における通信経路間の関係をグループ内ルーティングという。なお、各グループ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，・・・内の端末の位置の変更（移動）によって隣接するグループ間に重複が生じた場合に、そのグループ間の重複した領域で、隣接するグループの端末に対してデータを送信する端末を境界端末という。

たとえば図１のグループ１０ａの端末１０ａ−１からグループ１０ｃの端末１０ｃ−５へデータを送信する場合には、グループ１０ａ内では、各端末がグループ内ルーティングを行い、グループ１０ａ内のグループ１０ｂとの境界端末がグループ１０ｂの境界端末へとデータを渡すグループ間ルーティングを行う。グループ１０ｂ内でも、同様に各端末がグループ内ルーティングを行い、グループ１０ｂ内のグループ１０ｃとの境界端末がグループ１０ｃの境界端末へとデータを渡すグループ間ルーティングを行う。そして、グループ１０ｃ内では、各端末がグループ内ルーティングを行い、最終的に端末１０ｃ−５にデータが渡される。

実施の形態１．
図２は、この発明にかかる無線通信端末の機能構成の実施の形態１を示す図である。この無線通信端末１０は、グループアドホックルーティング方式での通信が可能な端末であり、送受信部１１と、再帰的ルーティングテーブル１２と、ルーティング制御部１３と、再帰的ルーティング分析部１４と、を備える。

送受信部１１は、他の端末との間で所定の通信プロトコルで、具体的には、同一のグループ内の端末との間ではグループ内ルーティングプロトコルで、他のグループの端末との間ではグループ間ルーティングプロトコルで、情報のやり取りを行う機能を有する。

再帰的ルーティングテーブル１２は、グループ内ルーティングテーブルとグループ間ルーティングテーブルとを格納するデータベースである。図３は、再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。この再帰的ルーティングテーブル１２は、宛先の端末となる「受信端末」と、受信端末にデータを送信するためにつぎに送る端末となる「隣接端末」と、自端末へデータを送信する途中で一度通過した隣接するグループへと再帰的にデータを転送する方が受信端末に最も効率的なルートでデータを送信できる場合に、そのグループを指定する「再帰的グループ」と、を含む。「再帰的グループ」が指定された場合には、「隣接端末」には再帰的グループで指定されたグループの端末が入力される。この場合、入力されるのは、端末であり、グループを指定するものではない。また、「受信端末」には他グループ（隣接グループ）の端末名が入力されてもよい。

ルーティング制御部１３は、送受信部１１を制御し、グループ間ルーティングプロトコルやグループ内ルーティングプロトコルを用いて他の端末との間の制御通信を行い、この結果に基づいて再帰的ルーティングテーブル１２内のグループ内ルーティングテーブルやグループ間ルーティングテーブルを管理する。また、ルーティング制御部１３は、受信したデータについて、再帰的ルーティングテーブル１２に基づいて宛先端末へとデータを送るためのルーティングを行う。なお、再帰的ルーティング分析部１４で最適なルートが選択された場合には、そのルートに基づいたルーティングを行う。

再帰的ルーティング分析部１４は、再帰的ルーティングテーブル１２内に自端末が属するグループ内のルーティング情報に加えて、隣接するグループのルーティング情報が含まれる場合に、グループ内ルーティング検索処理と、再帰的グループ間ルーティング検索処理と、を並行して行うようにルーティング制御部１３に指示を出し、これらの処理結果から、最適な経路を選択する再帰的ルーティング分析処理を行う。この再帰的ルーティング分析処理の実行の可否の判定を行うとき、データが送信されてきた経路からの端末を含むルーティング情報は除外するものとする。

グループ内ルーティング検索処理は、従来のように自端末から宛先となる受信端末までのルートを、自端末が属するグループ内の端末を経由して検索する処理である。これに対して、再帰的グループ間ルーティング検索処理は、自端末から、隣接するグループの隣接端末を経由した場合の宛先となる受信端末までのルートを検索する処理である。そして、再帰的ルーティング分析部１４は、グループ内ルーティング検索処理によって得られたルート（ホップ数）と、再帰的グループ間ルーティング検索処理によって得られたルート（ホップ数）と、を比較して、最適なルート（ホップ数の少ないルート）を選択する。また、再帰的ルーティング分析によって、再帰的グループ間ルーティングが選択された場合には、そのルーティング情報を再帰的ルーティングテーブル１２に格納する。

つぎに、このような端末での再帰的ルーティング処理について具体例を挙げて説明する。図４は、グループアドホックネットワーク方式でのグループ重複発生時の様子を模式的に示す図であり、図５は、グループ重複発生前の各端末の再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図であり、図６は、グループ重複発生後の各端末の再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。なお、これらの図５と図６では、図４中の主要な端末についてのグループ間ルーティング情報とグループ内ルーティング情報のうち、送信端末１０ａ−１から受信端末１０ｂ−３への方向のルーティングに関わる情報のみを記載している。これは、以下に示される再帰的ルーティングテーブルでも同様である。

図５と図６は、「再帰的ルーティングテーブル保持端末」に記載されている端末に、その右側に示される再帰的ルーティングテーブルの内容が保持されることを示している。なお、内容的には、上述した図３の内容と同一であるので、詳細な説明については省略する。たとえば、図４の再帰的ルーティングテーブル保持端末が「１０ａ−１」の再帰的ルーティングテーブルは、受信端末が「１０ａ−２」であり、隣接端末が「１０ａ−２」であるグループ内ルーティング情報と、受信端末が「グループ１０ｂ内の端末（１０ｂ）」であり、隣接端末が「１０ａ−２」であるグループ間ルーティング情報と、を有している。

まず、グループ重複が発生していない場合には、グループ１０ａでは、端末１０ａ−２がグループ１０ｂとの境界端末となっており、グループ１０ｂでは、端末１０ｂ−１が境界端末となっている。境界端末である端末１０ａ−２，１０ｂ−１だけ、受信端末が他グループとなっているときの隣接端末に他グループの隣接端末が指定されている状態となっている。ただし、図５では、端末１０ｂ−１だけがその状態が示されている。

その後、グループ１０ａ，１０ｂ内の端末の位置の変更（移動）によって、グループ重複が発生した場合には、グループ１０ａでは、端末１０ａ−２のほかに、端末１０ａ−３，１０ａ−４が境界端末となり、グループ１０ｂでは、端末１０ｂ−１のほかに、端末１０ｂ−２，１０ｂ−３が境界端末となる。そのため、グループ重複発生後では、境界端末である端末１０ａ−２，１０ａ−３，１０ａ−４，１０ｂ−１，１０ｂ−２，１０ｂ−３の再帰的ルーティングテーブルについて、「受信端末」が他グループとなっているときの「隣接端末」にその他のグループの隣接端末が指定される状態となる。

このグループ重複が発生した状態で、グループ１０ａの端末１０ａ−１がグループ１０ｂの端末１０ｂ−３へメッセージを送信する場合について説明する。図７は、グループ重複が発生した場合のルート検索処理の手順の一例を示すシーケンス図である。

まず、グループ１０ａの端末１０ａ−１は、グループ１０ｂの端末１０ｂ−３を受信端末とするルート検索を開始する（ＳＱ１）。このとき、端末１０ａ−１のルーティング制御部１３は、グループ重複発生後の図６の端末１０ａ−１に示される再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、端末１０ｂ−３にメッセージを送信する場合の隣接端末である端末１０ａ−２にグループ内ルーティング要求ｍ００１を送信する（ＳＱ２）。端末１０ａ−２のルーティング制御部１３は、グループ内ルーティング要求ｍ００１を受けると、図６の端末１０ａ−２に示される再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、グループ１０ｂの端末１０ｂ−１に対してグループ間ルーティング要求ｇ００１を送信する（ＳＱ３）。さらに、端末１０ｂ−１は、図６の端末１０ｂ−１に示される再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、端末１０ｂ−２に対してグループ内ルーティング要求ｍ００１を送信する（ＳＱ４）。

端末１０ｂ−２の再帰的ルーティング分析部１４は、端末１０ｂ−１からグループ内ルーティング要求ｍ００１を受信すると、再帰的ルーティングテーブル１２を参照し、メッセージの受信端末へのルーティング情報のほかに、このメッセージの送信元端末からの受信経路と逆のルート以外の、その受信経路で通過した自グループ１０ｂに隣接するグループ（ここでは、グループ１０ａ）へのルートを示すルーティング情報が存在するか否かを判定する。そして、一度通過した隣接グループへのルートを示すルーティング情報が存在する場合に、再帰的グループルーティング分析処理の実行を行う（ＳＱ５）。このとき、再帰的ルーティング分析部１４は、再帰的グループ間ルーティング検索処理（ＳＱ１０）と、グループ内ルーティング検索処理（ＳＱ２０）とを同時に実行するようにルーティング制御部１３に対して指示を出す。

ここで、最初に、ＳＱ１０の再帰的グループ間ルーティング検索処理について説明する。端末１０ｂ−２のルーティング制御部１３は、図６の再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、重複した隣接グループに属する隣接端末１０ｂ−３の内、メッセージが送られてきたルートでないルートの隣接端末である端末１０ａ−３を選択する。そして、端末１０ｂ−２は、この端末１０ａ−３に対して、端末１０ｂ−３までのルート検索要求を含む再帰的グループ間ルーティング要求ｇ００３を送信する（ＳＱ１１）。

端末１０ｂ−３から再帰的グループ間ルーティング要求ｇ００３を受信した端末１０ａ−３は、図６の再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、受信端末１０ｂ−３へのルートの内、メッセージが送られてきたルートでないルートの隣接端末である端末１０ａ−４を選択する。そして、端末１０ａ−３は、この端末１０ａ−４に対して、端末１０ｂ−３までのルート検索要求を含む再帰的グループ内ルーティング要求ｍ００３を送信する（ＳＱ１２）。

端末１０ａ−３から再帰的グループ内ルーティング要求ｍ００３を受信した端末１０ａ−４は、図６の再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、受信端末である端末１０ｂ−３に対して、再帰的グループ間ルーティング要求ｇ００３を送信する（ＳＱ１３）。

端末１０ｂ−３は、端末１０ａ−４から自端末を宛先とする再帰的グループ間ルーティング要求ｇ００３を受信すると、自端末へのルート検索要求に対して通信可能であることを示す再帰的グループ間ルーティング応答ｇ００４を端末１０ａ−４に送信する（ＳＱ１４）。このときの宛先は端末１０ｂ−２となる。

端末１０ａ−４は、端末１０ａ−３に対して、端末１０ｂ−３へのルート検索要求に対して通信可能であることを示す再帰的グループ内ルーティング応答ｍ００４を返し（ＳＱ１５）、端末１０ａ−３は、端末１０ｂ−２に対して、端末１０ｂ−３へのルート検索要求に対して通信可能であることを示す再帰的グループ間ルーティング応答ｇ００４を返す（ＳＱ１６）。

端末１０ｂ−２のルーティング制御部１３は、再帰的グループ間ルーティング検索処理による端末１０ｂ−３までのルートとして、端末１０ｂ−２→端末１０ａ−３→端末１０ａ−４→端末１０ｂ−３の３ホップにより構成されるルートを選択し、再帰的グループ間ルーティング検索処理を終了する。

つぎに、ＳＱ２０のグループ内ルーティング検索処理について説明する。端末１０ｂ−２のルーティング制御部１３は、図６の再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、隣接グループを経由しない経路を選択した場合の隣接端末である端末１０ｂ−ａに対して、端末１０ｂ−３までのルート検索の要求を含むグループ内ルーティング要求ｍ００１を送信する（ＳＱ２１）。

その後、グループ１０ｂ内で、端末１０ｂ−ａ→端末１０ｂ−ｂ→端末１０ｂ−ｃ→端末１０ｂ−３の順に、端末１０ｂ−３までのルート検索要求を含むグループ内ルーティング要求ｍ００１を送信する（ＳＱ２２〜ＳＱ２４）。このとき、グループ内ルーティング要求ｍ００１を受信したそれぞれの端末は、それぞれ図６の再帰的ルーティングテーブル１２を参照して、隣接グループを経由しないルートを選択する。

端末１０ｂ−３は、端末１０ｂ−ｃからグループ内ルーティング要求ｍ００１を受信すると、自端末へのルート検索要求に対して通信可能であることを示すグループ内ルーティング応答ｍ００２を端末１０ｂ−ｃに送信する（ＳＱ２５）。その後、グループ１０ｂ内で、端末１０ｂ−ｃ→端末１０ｂ−ｂ→端末１０ｂ−ａ→端末１０ｂ−２の順に、端末１０ｂ−３へのルート検索要求に対して通信可能であることを示すグループ内ルーティング応答ｍ００２を送信する（ＳＱ２６〜ＳＱ２８）。

端末１０ｂ−２のルーティング制御部１３は、グループ内ルーティング検索処理による端末１０ｂ−３までのルートとして、端末１０ｂ−２→端末１０ｂ−ａ→端末１０ｂ−ｂ→端末１０ｂ−ｃ→端末１０ｂ−３の４ホップにより構成されるルートを選択し、グループ内ルーティング検索処理を終了する。

端末１０ｂ−２の再帰的ルーティング分析部１４は、ルーティング制御部１３から再帰的グループ間ルーティング検索処理とグループ内ルーティング検索処理の結果を受信した後、二つの検索結果のうち最適な検索結果を最適ルートとして選択する（ＳＱ３１）。具体的には、双方の端末１０ｂ−３までのホップ数を数えて、ホップ数の少ないルートを最適ルートとして選択する。ここでは、再帰的グループ間ルーティング検索処理によって得られるルートは、３ホップであるが、グループ内ルーティング検索処理によって得られるルートは４ホップであるので、再帰的グループ間ルーティング検索処理によって得られるルートを最適ルートとして選択する。

その後、端末１０ｂ−２の再帰的ルーティング分析部１４は、再帰的グループ間ルーティング検索処理の結果が最適ルートとして選択された場合に、再帰的ルーティングテーブル１２のルーティングテーブルの「受信端末」に、検索したルートにある隣接するグループ１０ａの端末である端末１０ａ−３，１０ａ−４，１０ｂ−３を追加し、これらの端末１０ａ−３，１０ａ−４，１０ｂ−３への「隣接端末」に１０ａ−３を追加するとともに、「再帰的グループ」に１０ａを記録する。図８は、図６に再帰的グループのルーティング情報を追加した再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。この図８には、このような再帰的グループの内容が含まれている。また、「受信端末」が１０ｂ−３であり、「隣接端末」が１０ｂ−ａであったルーティング情報は削除される。

ついで、端末１０ｂ−２は、選択したルートを含むグループ内ルーティング応答ｍ００２を端末１０ｂ−１に返し、端末１０ｂ−１は、同じく選択したルートを含むグループ間ルーティング応答ｇ００２を端末１０ａ−２に返し、そして端末１０ａ−２は、選択したルートを含むグループ内ルーティング応答ｍ００２を端末１０ａ−１に返す（ＳＱ３２〜ＳＱ３４）。

以上の処理により、グループ重複が発生した状態の端末１０ａ−１が端末１０ｂ−３へメッセージを送信する場合の最適なルートとして、端末１０ａ−１は、グループ間ルーティングがグループ１０ａ→グループ１０ｂ→グループ１０ａとなる再帰的なルートが決定され（ＳＱ３５）、検索処理が終了する。この後、決定されたルートにしたがって、メッセージの送信処理が行われる。

この実施の形態１によれば、グループアドホックルーティング方式における無線通信において、グループの重複が生じた場合でも、再帰的なルートを利用して最適なルートを選択することができるという効果を有する。

実施の形態２．
図９は、この発明にかかる無線通信端末の実施の形態２の機能構成を模式的に示すブロック図である。この無線通信端末１０は、実施の形態１の図２において、隣接グループ電波強度測定部１５と、管理レベル決定情報格納部１６と、をさらに備える。

隣接グループ電波強度測定部１５は、隣接グループに属する端末の電波強度を計測する。隣接グループ電波強度測定部１５で測定した結果、隣接グループに属する電波強度が強いほどグループ間が接近しており、重複の可能性が高いと判断できる。また、管理レベル決定情報格納部１６に格納されている管理レベル決定情報を用いて、測定した端末の電波強度からその端末の管理レベル（ホップ数）を決定し、自端末が管理する境界端末の範囲を決定する。そして、その結果をルーティング制御部１３に渡す。

管理レベル決定情報格納部１６は、電波強度と管理レベルとの関係を規定する管理レベル決定情報を格納する。ここで、管理レベルとは、隣接グループの端末を所定の基準に基づいて分類したレベルのことをいう。具体例としては、管理レベルは、隣接グループ内で境界端末が管理する端末のホップ数とすることができる。

図１０は、管理レベルの一例を示す図である。ここでは、グループ１０ａ内の端末１０ａ−１を基準にして、隣接するグループ１０ｂ内の端末１０ｂ−１〜１０ｂ−６の管理レベルを設定した状態の一例を示している。ここでは、端末１０ｂ−１から端末１０ｂ−６に向けて順に端末１０ａ−１に対して遠い位置に存在するものとする。一般的に、端末の電波は、距離が離れるほど小さくなる。そのため、隣接グループ電波強度測定部１５で測定したグループ１０ｂの各端末の電波強度は、端末１０ｂ−１から端末１０ｂ−６の順に弱くなる。

ここで、端末１０ａ−１において管理レベル＝１であるということは、端末１０ｂ−１までのルートをグループ間ルーティングとして管理することを意味する。つまり、端末１０ａ−１は境界端末ではなく、それまで端末１０ｂ−１までのルートを単に隣接グループ１０ｂとして管理していた場合には、端末１０ｂ−１までのルートをグループ間ルーティングとして管理しなければならず、端末１０ａ−１は、境界端末になるということである。逆に、端末１０ａ−１において、隣接グループ内の最も近い端末について管理レベル＝２の場合には、端末１０ａ−１はその隣接グループとの関係では境界端末とならないことを意味している。また、隣接グループの端末は１つのグループ１０ｂに属する端末とは限定せず、たとえば端末１０ａ−１が属するグループ１０ａ内の端末などが混在してもよい。

図１１は、管理レベル決定情報の一例を示す図である。この図で横軸はホップ数ｍ（自然数）を示しており、縦軸は電波強度を示している。そして、電波強度をｎ個（自然数）に区切り、管理レベルを設定している。このように規定することで、端末は隣接グループ電波強度測定部１５が測定する隣接グループの端末からの電波強度に応じて、管理レベルであるホップ数を一意に決定することができる。なお、この図１１の例では、電波強度が弱まるとホップ数が増加する関係を例に挙げて説明しているが、逆に電波強度が弱まるとホップ数を減少させる関係とすることもできる。つまり、電波強度とホップ数との関係は、適用するシステムに最適な関係を、任意に定義することができる。

そして、ルーティング制御部１３は、隣接グループ電波強度測定部１５の測定結果に基づいて決定した管理レベルを最大のホップ数としてルート検索処理を行う。つまり、各端末１０で、このような管理レベル決定情報を共有することで、各端末間で（相手端末を指定して）ルート検索の交渉を行う。その結果、制御トラフィックの発生を抑えることができる。

この実施の形態２によれば、各端末１０で、隣接グループ電波強度測定部１５で測定した他の端末１０の電波強度から、隣接するグループとの近さや重複関係を把握し、それに応じて再帰的ルーティングテーブル１２の情報の更新を行うことができる。また、更新する相手を特定して行うことができるので、再帰的ルーティングテーブル１２の更新の際に制御トラフィックが発生しないという効果を有する。

実施の形態３．
図１２は、この発明にかかる無線通信端末の実施の形態３の機能構成を模式的に示す図である。この無線通信端末１０は、実施の形態２の無線通信端末において、各端末１０が同期して管理レベルを決定するために、ＧＰＳなどを用いて端末１０間の時間を一致させる時間同期部１７をさらに備える。この時間同期部１７は、たとえば所定の時間間隔でまたはルート検索処理を行う２つの端末１０間でメッセージの通信を行いたい場合に、その経路上の端末１０との間で同期をとるように機能する。

ここで、時間同期部１７によって時間同期を行った場合のルート検索処理について説明する。図１３は、重複している２つのグループの端末の管理レベルの一例を示す図である。この図では、グループ１０ａの端末１０ａ−１と、グループ１０ｂの端末１０ｂ−５を基準とした管理レベルを記載している。

この図１３で、端末１０ａ−１と端末１０ｂ−５がメッセージの通信を行うものとする。この場合、まず、双方の端末１０ａ−１，１０ｂ−５に最適な管理レベルを決定する。この管理レベルの決定は、実施の形態２で説明したように、各端末１０で共有する管理レベル決定情報に基づいて行われる。その後、端末１０ａ−１および／または端末１０ｂ−５の時間同期部１７は、ルート検索処理を行うために、全ての境界端末に対して、同期を取るように信号を送る。その後、ルート検索処理を実行する端末１０ａ−１，１０ｂ−５は、隣接グループ電波強度測定部１５の測定結果に基づいて決定した管理レベルを最大のホップ数としてルート検索処理を行う。ここでは、最大のホップ数として「５」以上の値が設定されているものとする。

まず、端末１０ａ−１と端末１０ｂ−５の双方から、時間同期部１７の所定の信号によってルート検索処理が同時に行われるものとする。つまり、端末１０ａ−１では、端末１０ｂ−５までのルート検索処理が実行され、端末１０ｂ−５では、端末１０ａ−１までのルート検索処理が実行される。なお、このルート検索処理は、実施の形態１の図７で説明したルート検索処理と同じであるので、その詳細な説明を省略する。

このルート検索処理で、端末１０ａ−１と端末１０ｂ−５から同じ管理レベル（＝ホップ数＝４）に位置する端末１０ａ−４は、端末１０ａ−１からの端末１０ｂ−５までのルーティング要求と、端末１０ｂ−５から端末１０ａ−１までのルーティング要求とを同時に受信する。そのため、この実施の形態３では、端末１０ａ−４は、端末１０ａ−１からと端末１０ｂ−５からとのルーティング要求とを受信した時点で、端末１０ａ−１と端末１０ｂ−５に検索終了を通知する。このようにすることで、たとえば最大ホップ数（管理レベル）として「５」と設定されている場合でも、管理レベルが「４」の状態でルート検索処理が終了する。

そのため、端末１０ａ−１から端末１０ｂ−５へのルート検索処理と、端末１０ｂ−５から端末１０ａ−１へのルート検索処理とで重複するルーティング情報を管理する制御トラフィックを削減できる。その結果、端末１０ａ−１と端末１０ｂ−５が管理する再帰的ルーティングテーブル１２のメモリ使用量も、その一部が端末１０ａ−４で管理されることになるので、削減することができる。

なお、ここでは端末１０ａ−１が隣接グループ１０ｂに属する端末１０ｂ−１〜１０ｂ−３を管理し、また端末１０ｂ−５が隣接グループ１０ａに属する端末１０ａ−２，１０ａ−３，１０ａ−５を管理する構成を説明したが、双方のグループが混在する場合でも発明の効果は変わらない。

この実施の形態３によれば、各端末で時間を同期させて、送信端末と受信端末との間で管理レベルを適切に設定するようにしてから、ルート検索処理を行うようにしたので、両者の端末から管理レベルが一致する端末までのルート検索処理を行えばよく、制御トラフィックや再帰的ルーティングテーブル１２の使用量を削減することができるという効果を有する。

以上のように、この発明にかかる無線通信端末は、災害被災地など広域なフィールドにおいて、中央制御局や既存のネットワークインフラストラクチャを必要とせずにマルチホップ通信を行う場合に有用である。

階層型ルーティングの概念を示す図である。 この発明による無線通信端末の機能構成の実施の形態１を示す図である。 再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。 グループアドホックネットワーク方式でのグループ重複発生時の様子を模式的に示す図である。 グループ重複発生前の各端末の再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。 グループ重複発生後の各端末の再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。 グループ重複が発生した場合のルート検索処理の手順の一例を示すシーケンス図である。 図６に再帰的グループのルーティング情報を追加した再帰的ルーティングテーブルの一例を示す図である。 この発明による無線通信端末の実施の形態２の機能構成を模式的に示すブロック図である。 管理レベルの一例を示す図である。 管理レベル決定情報の一例を示す図である。 この発明による無線通信端末の実施の形態３の機能構成を模式的に示す図である。 重複している２つのグループの端末の管理レベルの一例を示す図である。 ゾーンレベルのネットワーク構成の一例を示す図である。 端末レベルのネットワーク構成の一例を示す図である。 図１４−１におけるゾーン間のリンク状態テーブルの一例を示す図である。 図１４−２における端末間のリンク状態テーブルの一例を示す図である。 従来例によるグループアドホックルーティング方式で通信を行う無線通信端末の機能構成を模式的に示すブロック図である。 従来例によるメッセージフォーマットの構造を模式的に示す図である。 図４の主要な端末の重複発生前のルーティングテーブルの一例を示す図である。 図４の主要な端末の重複発生後のルーティングテーブルの一例を示す図である。 最適なルートが選択されない場合の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 無線通信端末（端末）
１１ 送受信部
１２ 再帰的ルーティングテーブル
１３ ルーティング制御部
１４ 再帰的ルーティング分析部
１５ 隣接グループ電波強度測定部
１６ 管理レベル決定情報格納部
１７ 時間同期部

Claims (6)

1. 複数のグループに分割された空間内でのデータ通信を、前記グループ間の通信と前記グループ内の無線通信端末間の通信との階層に分けて行う無線通信端末において、
   自無線通信端末と同一の第１のグループに属する無線通信端末または前記第１のグループとは異なるグループである宛先と、前記宛先にデータを送信するためにつぎに送信すべき前記第１のグループ内のまたは前記第１のグループと隣接するグループ内の無線通信端末である隣接端末とを含むルーティング情報を格納する再帰的ルーティングテーブルと、
   前記再帰的ルーティングテーブルに基づいて受信したデータのルーティング制御を行うとともに、ルート検索処理を行うルーティング制御手段と、
   前記再帰的ルーティングテーブルが、前記第１のグループ内の無線通信端末を宛先とするグループ内ルーティング情報と、受信したデータの自無線通信端末までの受信経路中の無線通信端末とは異なる、前記第１のグループに隣接する第２のグループを宛先とするグループ間ルーティング情報と、を同時に含む場合に、前記第１のグループ内を経由して前記データの宛先までのルートを検索するグループ内ルーティング検索処理と、前記第２のグループを経由して前記宛先までのルートを検索する再帰的グループ間ルーティング検索処理と、を並行して行うように前記ルーティング制御手段に指令を出し、その結果からいずれか最適なルートを選択する再帰的ルーティング分析手段と、
   を備え、
   前記ルーティング制御手段は、前記再帰的ルーティング分析手段によって選択されたルートに基づいて前記受信したデータのルーティング制御を行うことを特徴とする無線通信端末。
2. 前記再帰的ルーティング分析手段は、最適なルートとして前記再帰的グループ間ルーティング検索処理の結果得られるルートを選択した場合に、その結果を前記再帰的ルーティングテーブルに格納する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
3. 隣接グループ内の無線通信端末の電波強度を測定し、測定した前記電波強度から前記隣接グループ内の前記無線通信端末との間のホップ数が所定の条件を満たした場合に、前記無線通信端末との間でルート検索処理の実行を前記ルーティング制御手段に対して指令する隣接グループ電波強度測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信端末。
4. 前記隣接グループ電波強度測定手段は、他の無線通信端末の電波強度と、自無線通信端末から前記他の無線通信端末へのホップ数と、の関係を定めた管理レベル決定情報を用いて、前記ルート検索処理を行う無線通信端末を選択することを特徴とする請求項３に記載の無線通信端末。
5. 他の無線通信端末との間で同期を取る時間同期手段をさらに備え、
   前記隣接グループ電波強度測定手段は、前記時間同期手段からの所定のタイミングで測定した他の無線通信端末の電波強度から取得した前記他の無線通信端末へのホップ数に基づいて、自無線通信端末が管理を行う管理レベルを決定し、この決定した管理レベルの範囲の無線通信端末に対してルート検索処理を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信端末。
6. 前記ルーティング制御手段は、第１と第２の無線通信端末からそれぞれ前記第２および第１の無線通信端末を宛先とするルート検索処理を受信した場合に、前記第１および第２の無線通信端末に対して検索終了を通知する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の無線通信端末。

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