JP2009515473A - 無線ネットワークにおける経路選択 - Google Patents

Abstract

システム及び方法が記載され、前記システム及び方法は、無線ネットワーク内の送信元ノードと宛先ノードとの間の経路を発見し、前記送信元ノードにより経路要求メッセージの中間応答フラグを設定する段階；前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを流布する段階；前記宛先ノードへの有効経路を有する第１の中間ノードにより前記経路要求メッセージに対し経路応答メッセージで応答する段階、を有する。また、経路応答メッセージが第１の経路応答メッセージになる場合に最良経路を発見するシステム及び方法が記載される。前記最良経路を発見するシステム及び方法は、前記宛先ノードにより受信された経路要求メッセージ内の受信された累積メトリックに基づき、前記宛先ノードと前記送信元ノードとの間の最良経路を前記宛先ノードにより選択する段階；更なる経路応答メッセージを作成する段階；及び前記更なる経路応答メッセージを前記送信元ノードへユニキャストする段階、を更に有する。

Description

本発明は無線ネットワークに関し、特に無線メッシュ型ネットワークに関する。更に詳細には、本発明はオンデマンド型経路選択プロトコルにおける経路要求メッセージの処理に関する。

オンデマンド型経路選択プロトコル、例えばＩＥＴＦのＭＡＮＥＴ作業部会により定められたアドホック・オンデマンド距離ベクトル（ＡＯＤＶ、Ad Hoc On-demand Distance Vector）経路選択プロトコルは、経路要求及び経路応答の機構を用い、無線メッシュ／アドホック・ネットワーク内の２つのノード間の経路を確立する。送信元ノードがデータ・パケット／フレームを宛先ノードへ送信したいとき、送信元ノードが宛先ノードへの有効経路を有さず当該有効経路を必要とする場合、送信元ノードは、経路要求（ＲＲＥＱ、Route Request）メッセージをネットワークを介して流すことにより宛先への経路を発見する。送信元へ戻る逆方向経路は、ネットワーク内のノードがＲＲＥＱを受信し転送する際にそれらのノードにより作成される。ノードがＲＲＥＱを受信すると、（１）受信ノード自身が宛先である、又は（２）受信ノードが宛先への有効経路を有し且つＲＲＥＱの「宛先のみ（destination only）」「Ｄ」フラグが偽に設定されている、の何れかの場合に、受信ノードは経路応答（ＲＲＥＰ、Route Reply）メッセージを生成することによりこの要求に応答する。ＲＲＥＰは確立された逆方向経路を通じユニキャストで送信元ノードへ転送される。このようにして中間ノード、及び最終的には送信元ノードで宛先への順方向経路が作成される。確立された経路は、所与の経路寿命の範囲内で使用されない場合に有効期限が切れる。

ＡＯＤＶでは、ＲＲＥＱメッセージの「宛先のみ」フラグは送信元ノードにより設定され、中間ノードにより変更されない。ＲＲＥＱの「宛先のみ」フラグが送信元ノードにより設定されている場合、中間／受信ノードが宛先ノードへの有効経路を有する場合でさえ、中間ノードはＲＲＥＱに対しＲＲＥＰメッセージで応答しない。中間ノードはＲＲＥＱを自身の近隣へ転送／再送する。宛先ノードがこのＲＲＥＱに対し応答するだけである。この動作モードでは、送信元ノードと宛先ノードとの間の最新の最適経路は最終的に処理中に発見されるが、経路発見待ち時間は長くなり得る。短い待ち時間は、音声及びビデオ通信のような実時間用途にとって非常に重要である。

「宛先のみ」フラグが送信元ノードにより設定されない場合、宛先ノードへの有効経路を有する如何なる中間ノードもＲＲＥＱに対しＲＲＥＰメッセージで応答する。ＲＲＥＰメッセージは送信元ノードへユニキャストで返送され、宛先ノードへの順方向経路を確立する。ＲＲＥＱ内の「無償ＲＲＥＰ」（「Ｇ」）フラグが設定されている場合、この中間ノードは無償ＲＲＥＰを宛先ノードへユニキャストする。従って宛先ノードは送信元ノードへの経路を学習する。しかしながら、ＡＯＤＶでは、（中間ノードが宛先ノードへの有効経路を有するので）中間ノードがＲＲＥＰを生成する場合、中間ノードはＲＲＥＱを廃棄する。この手法では、送信元ノードが宛先ノードの応答を待つ必要がないので、送信元ノードは宛先ノードへの経路をより迅速に発見し得る。しかしながら、中間ノードにキャッシュされた経路は宛先ノードへの最良経路でないかも知れないので、最良のエンド・ツー・エンド経路は発見されないかも知れない。メトリックは無線ネットワークの動態により変化され得るので、キャッシュされた経路は価値が無くなってしまう。つまり、ネットワーク・トポロジー、経路メトリック、等の変化により、中間ノードにキャッシュされた経路は劣化するか、又はより良いエンド・ツー・エンドメトリックを有する他の経路が利用可能となり他の経路をより価値あるものにし得る。

本発明により解決される問題は、ＲＲＥＱ及びＲＲＥＰ機構を用い、送信元ノードと１又は複数の宛先ノードとの間の最良経路を迅速に発見する方法である。

本発明は、オンデマンド型プロトコル、例えばＡＯＤＶで経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージを処理／転送し経路応答（ＲＲＥＰ）メッセージを作成し、それにより無線メッシュ／アドホック・ネットワークで有意な経路発見遅延／待ち時間を生じることなく最良経路が発見され得る方法及びシステムを開示する。特に、送信元ノードが宛先ノードへの経路を発見したい場合、送信元ノードは、宛先リスト内に宛先ノードを指定しメトリック・フィールドを０に初期化して、ネットワークにＲＲＥＱメッセージを流布する。ＲＲＥＱメッセージは、宛先ノード毎に新たなフラグ「中間応答（ＩＲ）」を有する。送信元ノードは、ＲＲＥＱの流布を開始するときに、宛先ノードへの経路を発見するために、ＲＲＥＱメッセージ内の宛先ノードに対応するフラグを設定する。ＲＲＥＱを流布する間、宛先ノードへの有効経路を有する最初の中間ノードは、ＲＲＥＱメッセージに対しＲＲＥＰメッセージで応答する。ＲＲＥＰメッセージは送信元ノードへユニキャストで送信され、それにより宛先への一時的順方向経路を迅速に確立する。従って、送信元ノードはこの一時的順方向経路を用い、短い経路発見遅延／待ち時間でデータ・パケット／フレームを送信し得る。最初の中間ノードＢはＲＲＥＱメッセージの「ＩＲ」フラグをリセット／クリアし、更新されたＲＲＥＱメッセージを宛先ノードへ向けて下流へ転送する。ＲＲＥＱの「ＩＲ」フラグはリセットされているので、下流の中間ノードが宛先ノードへの有効経路を有する場合でさえ、下流の中間ノードはＲＲＥＱに応答せず、伝搬するだけである。ＲＲＥＱは最終的に宛先ノードに到着する。宛先ノードは、エンド・ツー・エンドのメトリックに基づき最良の経路／パスを選択し、新たなＲＲＥＰを送信元ノードへ送信し、送信元ノードと当該宛先ノードとの間の最良経路を確立し得る。最良経路が中間ノードからのＲＲＥＰを介し確立された一時的順方向経路と異なる場合、最良経路が確立されると、送信元ノードは最良経路を切り替える。

システム及び方法が記載され、前記システム及び方法は、無線ネットワーク内の送信元ノードと宛先ノードとの間の経路を発見し、前記送信元ノードにより経路要求メッセージの中間応答フラグを設定する段階；前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを流布する段階；前記宛先ノードへの有効経路を有する第１の中間ノードにより前記経路要求メッセージに対し経路応答メッセージで応答する段階、を有する。システム及び方法は次に、前記経路要求メッセージを更新し；及び前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを再び流布する。前記応答する段階は、結果として前記無線ネットワークの前記送信元ノードと前記宛先ノードとの間の一時的順方向経路を確立する。また、経路応答メッセージが第１の経路応答メッセージになる場合に最良経路を発見するシステム及び方法が記載される。前記最良経路を発見するシステム及び方法は、前記宛先ノードにより受信された経路要求メッセージ内の受信された累積メトリックに基づき、前記宛先ノードと前記送信元ノードとの間の最良経路を前記宛先ノードにより選択する段階；更なる経路応答メッセージを作成する段階；及び前記更なる経路応答メッセージを前記送信元ノードへユニキャストする段階、を更に有する。前記一時的順方向経路が前記最良経路である場合、前記更なる経路応答メッセージは確認として機能し、前記一時的順方向経路が前記最良経路でない場合、前記更なる経路応答メッセージが前記送信元ノードにより受信されると、前記更なる経路応答メッセージは前記最良経路を確立するよう機能する。

本発明は、図と関連した以下の詳細な記載を読むことにより理解される。

送信元ノード／メッシュ・ポイントは、データ・パケット／フレームを特定の宛先ノードへ送信したい場合に自身の経路選択テーブルの経路を調べる。有効な経路が存在する場合、送信元ノード／メッシュ・ポイントは、データ・パケット／フレームを当該宛先ノードに対し経路選択テーブルで指定された次のホップへ送信する。如何なる有効経路も存在しない場合、送信元ノードは、経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージを無線メッシュ／アドホック・ネットワークを介し送信することにより経路発見を開始する。データ・パケット／フレームはノード内で／ノードにより、又はノードが無線アクセス・ポイントである場合にノードと関連付けられた局から生成され得る。場合によっては送信元ノードは複数の宛先ノードへの経路／パスを発見する必要がある。送信元ノードは各宛先に対しＲＲＥＱを流布するか、又は経路選択オーバーヘッドを減らし、ネットワークに複数の宛先ノード・アドレスを含むリストを埋めこまれた単一のＲＲＥＱメッセージを流して良い。

図１は、可能な他の形式のＲＲＥＱメッセージ・フォーマットの例である。ＲＲＥＱメッセージは、例えば生成元／送信元ノード・アドレス、生成元シーケンス番号、宛先ノード・アドレス、及び宛先シーケンス番号（又は、宛先の数、及び宛先アドレスとそれらのシーケンス番号のリスト）、ＲＲＥＱ ＩＤ、メッセージＩＤ、メッセージ長、有効期間（ＴＴＬ）、ホップ数、経路選択メトリック、フラグ、及び他の情報を有する。フラグ「宛先のみ」（「Ｄ」）及び「無償ＲＲＥＰ」（「Ｇ」）に加え、本願明細書で「中間応答」（ＩＲ）フラグと称される新たなフラグがＲＲＥＱメッセージに含まれる。「Ｄ」及び「Ｇ」フラグは従来のＡＯＤＶのように伝達される。これら２つのフラグは送信元ノードにより設定／使用されず、中間ノード及び宛先ノードにより無視される。ある代案の実施例では、ＲＲＥＱメッセージは「Ｄ」及び「Ｇ」フラグを全く含まない。ＲＲＥＱメッセージが宛先アドレスのリストを伝達する場合、それぞれ宛先アドレスに対応する複数の「中間応答」フラグがＲＲＥＱメッセージに含まれる。送信元ノードは、１又は複数の宛先アドレスへの経路を発見したい場合、当該宛先アドレスに対応する「中間応答」（ＩＲ）フラグを設定する。留意すべき点は、宛先ノード・アドレスがインターネット・プロトコル（ＩＰ）アドレス又は第２層（媒体アクセス制御、ＭＡＣ）アドレスであり得ることである。ネットワーク状態の変化に適応するため、及びノード間の最良メトリックの経路を維持するために、アクティブな送信元ノードのそれぞれは、任意的に無線メッシュ／アドホック・ネットワークで周期的なＲＲＥＱメッセージ（保守ＲＲＥＱ）を通信相手の宛先アドレスへ送信して良い。保守ＲＲＥＱ内の「ＩＲ」フラグは設定されない。中間ノード及び宛先ノードは、発見段階で非保守ＲＲＥＱを処理するために用いられた規則と同一の規則に従い保守ＲＲＥＱを処理する。

従って、無線メッシュ・ネットワークで非保守及び保守ＲＲＥＱメッセージの流布の結果として、ＲＲＥＱの生成元（発信元ノード）への逆方向経路が中間ノード及び宛先ノードで確立／更新されることが分かる。非保守ＲＲＥＱメッセージの流布はまた、宛先ノード及び恐らく中間ノードからのＲＲＥＱメッセージを引き起こす。保守ＲＲＥＱメッセージの流布は、宛先ノードからのＲＲＥＱメッセージを引き起こす。

中間ノード又は宛先ノードは、ＲＲＥＱメッセージを受信すると、ＲＲＥＱメッセージが送信元ノードへの現在の逆方向経路より良いメトリックを提供する経路／パスを通過した場合、ＲＲＥＱメッセージが宛先ノードへの逆方向経路を生成するか、又は自身の現在の逆方向経路を更新する。留意すべき点は、各ノードが同一のＲＲＥＱメッセージ（同一の送信元ノードで発生し同一のＲＲＥＱ ＩＤを有する）の複数の複製を受信し、各ＲＲＥＱメッセージが送信元ノードから受信／中間／宛先ノードへの異なる経路を通過することである。逆方向経路が生成若しくは変更された場合、又はＲＲＥＱメッセージの「第一複製」である場合、ＲＲＥＱメッセージは転送される（再送される）。「第一複製」は本願明細書では、ＲＲＥＱメッセージの当該複製が最初の複製である、又は当該受信／中間／宛先ノードが当該特定のＲＲＥＱメッセージの生成元アドレス及びＲＲＥＱ ＩＤにより識別された当該特定のＲＲＥＱメッセージを最初に受信した若しくは見たことを意味する。中間ノードがＲＲＥＱメッセージを転送する場合、ＲＲＥＱメッセージのメトリック・フィールドは更新され、中間ノードからＲＲＥＱの送信元ノードへの経路の累積メトリックを反映する。更に、受信したＲＲＥＱメッセージの宛先ノードのリストに含まれる宛先ノードの宛先ノード用「ＩＲ」フラグが設定され、且つ中間ノードが宛先ノードへの有効経路を有する場合、中間ノードはＲＲＥＱメッセージに対し経路応答ＲＲＥＰメッセージで応答する。この経路応答メッセージは送信元ノードへユニキャストで送信され、宛先ノードへの順方向経路を確立する。送信元ノードは次にこの経路を用い、データ・フレーム／パケットを宛先ノードへ直ちに送信する。中間ノードは、ＲＲＥＱメッセージに対しＲＲＥＱ宛先ノード・リスト内の宛先ノードへのＲＲＥＰメッセージで応答する場合、ネットワークに更新されたＲＲＥＰメッセージを再送する前にＲＲＥＰメッセージ内の当該宛先ノード用の「ＩＲ」フラグをリセット／クリアする。ＲＲＥＰメッセージが送信された後に「ＩＲ」フラグがリセットされる理由は、下流の中間ノードからの如何なるＲＲＥＰメッセージをも抑制するためである。ＲＲＥＱメッセージの流布により伝送された経路に沿った宛先ノードへの有効経路を有する最初の中間ノードは、当該宛先ノードに対しＲＲＥＰメッセージで応答する。ＲＲＥＱメッセージ内の宛先に対する「ＩＲ」フラグがリセット／クリアされた場合、中間ノードは、宛先ノードへの有効経路を有する場合でもＲＲＥＰメッセージで応答すべきではない。

送信元ノードへの逆方向経路を生成／確立した後、宛先ノードはユニキャストＲＲＥＰメッセージを送信元ノードへ返送する。中間ノードは、ＲＲＥＰメッセージを受信すると宛先ノードへの順方向経路を生成し、そしてＲＲＥＰメッセージを送信元ノードへ向けて転送する。送信元ノードは、ＲＲＥＰメッセージを受信すると、宛先ノードへの順方向経路を生成する。宛先ノードがより良いメトリックを有する更なるＲＲＥＱメッセージを受信した場合、宛先ノードは送信元ノードへの自身の経路を新たな経路に更新し、新たなＲＲＥＰメッセージを更新された経路に沿って送信元ノードへ返送する。新たなＲＲＥＰメッセージは、送信元ノードから宛先ノードへのより良い（更新された）順方向経路を中間ノードで、そして最終的に送信元ノードで確立する。一旦このより良い順方向経路が確立されると、送信元ノードは当該経路を用いデータを送信する。最終的に、双方向の、最良のエンド・ツー・エンドのメトリックの経路が送信元ノードと宛先ノードとの間に確立される。この手法を用いると、宛先ノードへの有効経路を有する中間ノードがＲＲＥＰメッセージに対し応答し、送信元ノードは当該ＲＲＥＰメッセージにより確立される宛先ノードへの経路を迅速に得ることができる。当該経路が送信元ノードと宛先ノードとの間の最良のエンド・ツー・エンドのメトリックの経路でない場合、当該経路は後に最良経路に更新される。

図２を参照する。図２は無線メッシュ／アドホック・ネットワークの経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージの流布を示す。宛先ノードＥへの有効経路を有する中間ノードＢはＲＲＥＰメッセージにＲＲＥＰメッセージで応答する。例として、送信元ノードＡが宛先ノードＥへの経路を発見しようとする場合を検討する。送信元ノードＡは、無線メッシュ／アドホック・ネットワークで設定された「ＩＲ」フラグを有する経路要求（ＲＲＥＱ）メッセージを流布する。中間ノードＢは既に宛先ノードＥへの有効経路Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅを有する。中間ノードＢは、ＲＲＥＱを受信すると、送信元ノードへの逆方向経路を生成する。当該送信元ノードから、中間ノードＢはＲＲＥＱを逆方向経路／パスの次のホップ（送信元ノードＡ）として受信する。中間ノードＢは宛先ノードＥへの有効経路を有し且つＲＲＥＱの「ＩＲ」フラグが設定されているので、中間ノードＢはＲＲＥＱに対しユニキャストＲＲＥＰで応答する。ＲＲＥＰは宛先ノードＥへの順方向経路を送信元ノードＡ内に確立する。送信元ノードＡが中間ノードＢからのＲＲＥＰにより宛先ノードＥへの経路／パスを生成すると直ぐに、送信元ノードＡは宛先ノードＥへ経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅを介しデータ・パケット／フレームを送信し始めることができる。中間ノードＢはＲＲＥＱメッセージの「ＩＲ」フラグをリセットし、当該メッセージを更に転送する。「ＩＲ」フラグをリセットする理由は、宛先ノードへの有効経路を有する最初の中間ノードのみへ流布されたＲＲＥＱへの応答を制限するためである。下流の他の中間ノード、例えばＣ及びＤは、「ＩＲ」フラグが設定されていないので、ＲＲＥＰによりこのＲＲＥＱに応答する必要がない。中間ノードＦ、Ｇ、及びＨは宛先ノードＥへの有効経路を有さないと仮定する。中間ノードＦ、Ｇ、及びＨは、流布されたＲＲＥＱメッセージを受信すると、送信元ノードＡへの逆方向経路を生成する。送信元ノードＡから、中間ノードＦ、Ｇ、及びＨのそれぞれはＲＲＥＱを逆方向経路の次のホップとして受信する。中間ノードＦ、Ｇ、及びＨのそれぞれは、次にＲＲＥＱメッセージを更に転送する。

この例では、宛先ノードＥは、それぞれ異なる経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ、Ａ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅを伝達するこのＲＲＥＱの２つの複製を受信する。２つのＲＲＥＱがＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ、及びＡ−Ｆ−Ｆ−Ｇ−Ｅの順に宛先ノードＥに到達すると仮定すると、宛先ノードＥは先ず、中間ノードＥがＲＲＥＱを経路／パスＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅで受信すると直ぐに、中間ノードＤを通る送信元ノードＡへの経路を作成する。この時、送信元ノードＡへの逆方向経路が中間ノードＢ、Ｃ、及びＤで確立されている。宛先ノードＥは経路Ｅ−Ｄ−Ｃ−Ｂ−Ａに沿ってＲＲＥＰを送信する。ＲＲＥＰは経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅをリフレッシュするだけである。ＲＲＥＱ宛先リストに何らかの他の宛先ノード、例えばノードＩが存在する場合、宛先ノードＥは自身を宛先リストから削除し、ＲＲＥＱを（例えばノードＩへ）更に転送する。ＲＲＥＱ宛先リストに他の如何なる宛先ノードも存在しない場合、ＲＲＥＱは転送されない。

図３を参照すると、無線ローカル・エリア・メッシュ・ネットワークが示され、宛先ノードＥは、（１）ＲＲＥＱをＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅを通じて受信するとＲＲＥＰを返送し、（２）新たなＲＲＥＰを送信し、Ａ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅを通じてＲＲＥＱを受信した後により良い順方向経路／パスを確立する。宛先ノードＥがＡ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅに沿って到来するＲＲＥＱを受信すると、宛先ノードＥは当該ＲＲＥＱが現在の順方向経路／パスＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅより良いメトリックを有するＡへの経路に沿って到来したと決定する。従って、宛先ノードＥは中間ノードＤから中間ノードＨへの次のホップを変更／更新し、メトリックを更新する。宛先ノードＥは次に、ユニキャストＲＲＥＰを、中間ノードＨを通じて送信元ノードＡへ返送し、ＲＲＥＱ宛先リストに１又は複数の他の宛先ノードが存在する場合はＲＲＥＱを更新し転送する。ＲＲＥＰは中間ノードＨ、Ｇ、及びＦを介し送信元ノードＡへの経路を確立する。送信元ノードＡは当該ＲＲＥＰを受信すると、中間ノードＢから中間ノードＦへの次のホップを変更／更新する。宛先ノードＥへの経路はＡ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｅに変更される。

図４を参照すると、ＲＲＥＱメッセージを処理するフローチャートが示される。ノードはＲＲＥＱメッセージを受信すると、先ず必要に応じて４１０で、当該ノードがＲＲＥＱメッセージを受信した前のホップへの逆方向経路を生成／確立、又は更新する。中間／受信ノードは次に、ＲＲＥＱの生成元への逆方向経路を次のように生成又は更新して良い。４１５及び４２０で、ＲＲＥＱメッセージの生成元への逆方向経路が経路選択テーブルに存在しない又は無効である場合、当該逆方向経路は生成又は更新される。ＲＲＥＱ生成元への逆方向経路のための経路選択テーブル内の次のホップは、前のホップ（このノードからＲＲＥＱメッセージが受信された）になる。ＲＲＥＱ発生元への有効な逆方向経路が存在する場合、４２５で、ＲＲＥＱメッセージ内の送信元シーケンス番号は、逆方向経路の経路選択テーブル内の経路エントリのシーケンス番号と比較される。ＲＲＥＱメッセージ内のシーケンス番号が古い場合、４４５で、当該シーケンス番号は外され、更なる処理が行われる。そうでなければ、４３０で、新たなメトリックが経路選択テーブル内の生成元への現在の経路のメトリックより良い場合、生成元への現在の逆方向経路は変更される。新たなメトリックはＲＲＥＱメッセージ内のメトリックにＲＲＥＱメッセージを送信したノードと当該ＲＲＥＱメッセージを受信したノードとの間のリンク・メトリックを加算して定められる。新たなメトリックが経路選択テーブル内の現在の逆方向経路のメトリックより良いが、４３５で、ＲＲＥＱ内の送信元シーケンス番号が逆方向経路の経路選択テーブル内のシーケンス番号より大きい（新しい）場合、４５０で、中間ノードは、メッシュ・ネットワークが任意の履歴処理及び最良の経路候補キャッシュ機能に対応しているか否かを検査する。これらの任意の処理機能に対応していない場合、４５５で、ＲＲＥＱ生成元への逆方向経路は更新される。逆方向経路が生成又は変更されると、逆方向経路の経路選択テーブル内のシーケンス番号は、ＲＲＥＱメッセージ内の送信元シーケンス番号に設定され、次のホップはＲＲＥＱメッセージを送信したノードになり、メトリックは新たなメトリックに設定され、そしてホップ数はＲＲＥＱメッセージ内のホップ数より１多く設定される。

４２０及び４４０で、送信元ノードへの逆方向経路が生成又は変更された場合、或いはＲＲＥＱメッセージが新たなＲＲＥＱメッセージの最初の複製である（以前に送信元からのＲＲＥＱ ＩＤがない）場合、４７５で、本願明細書に記載されたＲＲＥＱ転送及びＲＲＥＰ生成ルーチンが実行される。他の場合には、本願明細書に記載されたＲＲＥＱ転送及びＲＲＥＰ生成ルーチンがノードにより実行されて良い。例えば、特定の最良経路候補キャッシュ方法では、ＲＲＥＱメッセージは、経路候補をキャッシュする間、タイマーを有する待ち行列に格納されて良い。待ち行列のタイマーが満了すると、ＲＲＥＱ転送及びＲＲＥＰ生成ルーチンが実行される。

送信元ノードは定期保守ＲＲＥＱメッセージを送信し、自身のアクティブな順方向経路及び逆方向経路をリフレッシュして良い。送信元が保守ＲＲＥＱメッセージを送信する度に、経路リフレッシュ期間が呼び出される。場合によっては、既に送信元ノードへの最良逆方向経路を有するノードは、ＲＲＥＱメッセージを現在の最良メトリック経路を通じて受信する前に、新たなシーケンス番号を有するが送信元ノードへの最悪のメトリックの経路を有するＲＲＥＱメッセージを受信する。更に、現在の最良メトリック経路に沿って伝搬されたＲＲＥＱメッセージの複製は、流布の間に失われ得る。これらの事象はルート・フラッピングを生じ得る。各経路リフレッシュ期間の間にルート・フラッピングを低減し最良経路を選択するために、ある種の履歴及び最良経路候補キャッシュ機構が用いられて良い。４６０で履歴及び最良経路候補キャッシュのオプションがメッシュ・ネットワークに実装されていると決定された場合、中間ノードは経路選択テーブルを更新し、ＲＲＥＱメッセージ内の送信元シーケンス番号が経路選択テーブル内のシーケンス番号より大きい（新しい）場合、閾値より大きい値だけ逆方向経路を変更する。そうでなければ、４６５で逆方向経路は見込み代替経路候補としてキャッシュされる。

ノードは次に、現在の逆方向経路が劣化し逆方向経路候補より悪化したことを学習した場合、同一のリフレッシュ期間内により早く学習された経路候補に変更することができる。本発明は、ＲＲＥＱメッセージを転送しＲＲＥＰメッセージを生成して、無線メッシュ・ネットワークで長い経路発見遅延／待ち時間を有さずに最良経路を発見する方法及びシステムを記載した。本発明の方法は、履歴及び候補／代替経路キャッシュを有し又はそれらを有さず動作する。

図５を参照すると、本発明のＲＲＥＱ転送及びＲＲＥＰ生成方法のフローチャートが示される。５０５で、ノードは、当該ノードが宛先ノードかどうか、つまり当該ノードの１又は複数のアドレス（self_addr）がＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の要求された宛先アドレスrreq.destと一致するかどうかを決定する。留意すべき点は、ノード自身が複数のアドレスを有して良く、又はノードが他のノードのプロキシーであって良いことである。例えば、ノードはアクセス・ポイントであり、当該ノードに関連付けられた従来の局の代わりに（当該局のプロキシー）経路選択メッセージを生成／管理して良い。この場合の機能は、ノードが複数のアドレスを有する状況と似ている。関連付けられた局の宛先アドレスは、アクセス・ポイントのエイリアス・アドレスとして扱われて良い。ＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内に指定された１又は複数のアドレスが当該ノードに属するか、又はノードの１つが当該ノードをプロキシーとして用いる場合、当該ノードは宛先ノードである。ＲＲＥＱメッセージ内で宛先ノードはあるノードによりプロキシーされたノードであり、当該ノードが当該ＲＲＥＱメッセージを受信すると、当該ノードは、宛先ノード・アドレスが当該ノード自身のアドレスであるかのようにＲＲＥＱメッセージを処理して良い。更に、ノードはＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の要求アドレスに対する宛先ノードであって良いが、ＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の別の要求アドレスに対する中間ノードでも良い。ノードの１又は複数のアドレスがＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の要求宛先アドレスと一致する場合、５１０で、ノードはユニキャストＲＲＥＰメッセージを生成し、これらの一致した宛先アドレスに対しＲＲＥＱメッセージの生成元へ送信する。５１５で、宛先ノードはＲＲＥＱメッセージの宛先リストから自身のアドレス／プロキシー・アドレスを削除する。その後、５２０で、如何なる要求アドレスもＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内に残っていない場合、５２５で、ＲＲＥＱメッセージは廃棄される。ノードがＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の如何なる要求アドレスに対しても宛先ノードでない場合、又は当該ノードのアドレス以外にＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内に他の要求アドレスが存在しない場合、つまり当該ノードがＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の１又は複数のアドレスに対し中間ノードである場合、当該ノードはＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の残りのアドレスを次のように調べる。rreq.dest[i]はＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の（ｉ＋１）番目のアドレスを表すと仮定する。５４５で、ノードはインデックス（例えば、ｉ）を初期化し、そして５５０でrreq.dest[i]、つまりＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の最初のアドレスを検査し、rreq.dest[i]により表される宛先ノードへのアクティブな順方向経路が存在するかどうかを決定する。中間ノードが宛先へのアクティブ経路を有する場合、宛先ノードへの経路は有効であり（５５５）、元のＲＲＥＱメッセージ内に示されるシーケンス番号と少なくとも同じ大きさを有し（５６０）、「中間応答（ＩＲ）」フラグが設定され（５７０）、５７５で中間ノードはこの要求宛先アドレスへのＲＲＥＰメッセージを生成し、生成したＲＲＥＰメッセージをユニキャストでＲＲＥＱメッセージの生成元へ現在の逆方向経路に沿って送信する。５８０で、ＲＲＥＱメッセージ内のこの要求宛先のための「ＩＲ」フラグはリセットされる。５９０で、ノードはインデックスを（例えば、１だけ）増加し、ＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内に更なるアドレスがあるかどうかを調べる。ＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内に更なるアドレスが存在する場合、５５０から開始する上述のループが繰り返し実行される。つまり、ＲＲＥＰメッセージが次の要求宛先へ送信される必要がある場合、ループが繰り返される。ループは、ＲＲＥＰメッセージの宛先リスト内の全てのアドレスが検査されるまで繰り返される。

５３０で、元の入来するＲＲＥＱメッセージが調べられ、有効期間（ＴＴＬ）値が１より大きいかどうか判定する。５３５で、ＴＴＬ値が１より大きい場合、元のＲＲＥＱメッセージ内の情報は更新され、出て行くＲＲＥＱメッセージ内のＴＴＬ値を例えば１だけ減少する。５３５で、送信元シーケンス番号、メトリック及びホップ数は、送信元のための更新された経路エントリ内の対応する情報に設定される。５４０で、更新されたＲＲＥＱメッセージは転送される。

留意すべき点は、宛先ノードが１又は複数のアドレスを処理／プロキシーして良く、中間ノードが１又は複数の宛先アドレスへの有効経路を有して良いことである。ＲＲＥＱメッセージは、１又は複数の宛先アドレスを自身の宛先アドレス・リストで伝達して良い。処理／中間／宛先ノードは、上述の条件を満足し、ＲＲＥＰメッセージをＲＲＥＱメッセージの宛先リスト内の複数の要求アドレスに対し送信して良い。ノードは、ＲＲＥＰメッセージを複数の宛先に対し送信する場合、複数のＲＲＥＰメッセージ、宛先毎に１つのメッセージを送信して良い。或いは当該ノードは、アドレス・リスト内の複数のアドレスを有する単一の集約されたＲＲＥＰメッセージを送信して良い。

図６は、本発明のノード６００を詳細に示すブロック図である。ノードは、接続品質及び負荷測定モジュール６０５、経路メトリック計算モジュール６１０、経路選択モジュール６１５、及び通信モジュール６２０を有する。接続品質及び負荷測定モジュール６０５は、自身の近隣のそれぞれへの接続／チャンネルの品質及び負荷を測定する。接続品質及び負荷測定モジュール６０５は、測定結果を経路メトリック計算モジュール６１０へ提供する。それにより、経路メトリック計算モジュール６１０は自身の近隣のそれぞれへの接続コスト／メトリックを決定し得る。留意すべき点は、ノードが複数の近隣、複数の無線インターフェース、及び複数の物理／論理チャンネル／接続を有して良いことである。それら全ては測定される必要がある。各ノードの経路メトリック計算モジュール６１５は、接続品質及び負荷測定モジュールにより生成された測定結果及び他の情報を用い、当該ノードが通信する各ノードの経路メトリックを計算する。経路メトリックは周期的に更新される。経路選択モジュール６１５は、経路／パスを決定し、計算された経路メトリックに基づきデータを宛先ノードへ転送／通信する。経路選択モジュール６１５は、経路選択制御メッセージ及びデータを、メッシュ・ネットワーク内の他のノードと通信モジュール６２０を介し交換する。留意すべき点は、ノードが１又は複数の無線通信インターフェース及び他の通信インターフェースを有して良いことである。理解されるべき点は、経路選択モジュールが実際にはいくつかのより小さい単位を有するか、又は本願明細書に記載された他のモジュールと結合されて良いことである。更に理解されるべき点は、（特に図３及び４に関連して）本願明細書に記載された処理が、経路選択モジュール内で若しくは経路選択モジュールにより実行されるソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの如何なる組合せであっても良いことである。

理解されるべき点は、本発明はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特定用途プロセッサー、又はそれらの組合せの種々の形式で、例えば携帯端末、アクセス・ポイント、又は携帯電話網内に実施され得ることである。好ましくは、本発明はハードウェア及びソフトウェアの組合せとして実施される。更に、ソフトウェアは、望ましくは、プログラム格納装置に明白に組み込まれたアプリケーションプログラムとして実施される。アプリケーションプログラムは、如何なる適切なアーキテクチャを有する機械にアップロードされ、そして実行されて良い。望ましくは、機械は、１つ以上の中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、及び入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースのようなハードウェアを有するコンピューター・プラットフォームに実施される。コンピューター・プラットフォームはまた、オペレーティング・システム及びマイクロ命令コードを有する。本願明細書に記載された種々の処理及び機能は、オペレーティング・システムを介し実行され得るマイクロ命令コードの一部又はアプリケーションプログラムの一部（又はそれらの如何なる組合せ）の何れであって良い。更に、追加データ格納装置及び印刷装置のような種々の他の周辺装置は、コンピューター・プラットフォームに接続されて良い。

更に理解されるべき点は、システムを構成する構成要素のいくつか及び図面に示された方法の段階は、望ましくは、ソフトウェアで実施され、システム構成要素間（又は処理段階間）の実際の接続は、本発明がプログラムされる方法に依存して異なり得ることである。本願明細書の教示により、当業者は、本発明のこれら及び同様の実施又は設定を実施可能である。

ＲＲＥＱメッセージ・フォーマットの例である。 本発明の原理による無線メッシュ・ネットワークの概略図である。 本発明の原理による無線メッシュ・ネットワークの概略図である。 本発明が用いられる場合を示すオンデマンド型経路選択プロトコルのフローチャートである。 本発明の方法のフローチャートである。 本発明の原理によるノードのブロック図である。

Claims (28)

1. 方法であって、無線ネットワーク内の送信元ノードと宛先ノードとの間の経路を発見し、前記方法は：
   前記送信元ノードにより経路要求メッセージの中間応答フラグを設定する段階；
   前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを流布する段階；及び
   前記経路要求メッセージに対し、前記宛先ノードへの有効経路を有する最初の中間ノードにより経路応答メッセージで応答する段階、を有する方法。
2. 前記経路要求メッセージを更新する段階；及び
   前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを再び流布する段階、を更に有する請求項１記載の方法。
3. 前記応答する段階は、結果として前記無線ネットワーク内の前記送信元ノードと前記宛先ノードとの間の一時的順方向経路を確立する、請求項２記載の方法。
4. 前記更新する段階は、前記中間応答フラグをクリアする段階、及び前記経路要求メッセージ内のメトリックを前記送信元ノードと前記中間ノードとの間の経路の累積メトリックで更新する段階、を有する請求項２記載の方法。
5. 前記無線ネットワークは、無線メッシュ・ネットワークである、請求項１記載の方法。
6. 前記応答する段階の前記経路応答メッセージは前記送信元ノードへのユニキャストである、請求項１記載の方法。
7. 前記宛先ノードのアドレスは、インターネット・プロトコル・アドレス及び媒体アクセス制御アドレスのうちの１つである、請求項１記載の方法。
8. 前記宛先ノードは、プロキシー及びアクセス・ポイントのうちの１つと関連付けられた宛先ノードを有する、請求項１記載の方法。
9. ノード間の最良メトリック経路を維持するため及びネットワーク状態の変化に適応するために、前記無線ネットワークに保守経路要求メッセージを流布する段階、を更に有する請求項１記載の方法。
10. 前記保守経路要求メッセージが前記経路要求メッセージであるかのように、前記保守経路要求メッセージに応答する段階、を更に有する請求項９記載の方法。
11. 前記送信元ノードにより前記経路応答メッセージが受信されると、前記一時的順方向経路はデータ・パケット／フレームの送信に利用可能である、請求項３記載の方法。
12. 前記経路は最良経路であり、更に前記経路応答メッセージは最初の経路応答メッセージである、請求項２記載の方法。
13. 前記宛先ノードにより受信された経路要求メッセージ内の受信された累積メトリックに基づき、前記宛先ノードと前記送信元ノードとの間の最良経路を前記宛先ノードにより選択する段階；
    更なる経路応答メッセージを作成する段階；及び
    前記更なる経路応答メッセージを前記送信元ノードへユニキャストする段階、を更に有する請求項１２記載の方法。
14. 前記一時的順方向経路が前記最良経路である場合、前記更なる経路応答メッセージは確認として機能し、前記一時的順方向経路が前記最良経路でない場合、前記更なる経路応答メッセージが前記送信元ノードにより受信されると、前記更なる経路応答メッセージは前記最良経路を確立するよう機能する、請求項１３記載の方法。
15. システムであって、無線ネットワーク内の送信元ノードと宛先ノードとの間の経路を発見し：
    前記送信元ノードにより経路要求メッセージの中間応答フラグを設定する手段；
    前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを流布する手段；
    前記経路要求メッセージに対し、前記宛先ノードへの有効経路を有する最初の中間ノードにより経路応答メッセージで応答する手段、を有するシステム。
16. 前記経路要求メッセージを更新する手段；及び
    前記無線ネットワークに前記経路要求メッセージを再び流布する手段、を更に有する請求項１５記載のシステム。
17. 前記応答する手段は、結果として前記無線ネットワークの前記送信元ノードと前記宛先ノードとの間の一時的順方向経路を確立する、請求項１５記載のシステム。
18. 前記更新する手段は、前記中間応答フラグをクリアする手段、及び前記経路要求メッセージ内のメトリックを前記送信元ノードと前記中間ノードとの間の前記経路の累積メトリックで更新する手段、を有する請求項１６記載のシステム。
19. 前記無線ネットワークは、無線メッシュ・ネットワークである、請求項１５記載のシステム。
20. 前記応答する手段の前記経路応答メッセージは前記送信元ノードへのユニキャストである、請求項１５記載のシステム。
21. 前記宛先ノードのアドレスは、インターネット・プロトコル・アドレス及び媒体アクセス制御アドレスのうちの１つである、請求項１５記載のシステム。
22. 前記宛先ノードは、プロキシー及びアクセス・ポイントのうちの１つと関連付けられた宛先ノードを有する、請求項１５記載のシステム。
23. ノード間の最良メトリック経路を維持するため及びネットワーク状態の変化に適応するために、前記無線ネットワークに保守経路要求メッセージを流布する手段、を更に有する請求項１５記載のシステム。
24. 前記保守経路要求メッセージが前記経路要求メッセージであるかのように、前記保守経路要求メッセージに応答する手段、を更に有する請求項２３記載のシステム。
25. 前記送信元ノードにより前記経路応答メッセージが受信されると、前記一時的順方向経路はデータ・パケット／フレームの送信に利用可能である、請求項１６記載のシステム。
26. 前記経路は最良経路であり、更に前記経路応答メッセージは最初の経路応答メッセージである、請求項１６記載のシステム。
27. 前記宛先ノードにより受信された経路要求メッセージ内の受信された累積メトリックに基づき、前記宛先ノードと前記送信元ノードとの間の最良経路を前記宛先ノードにより選択する手段；
    更なる経路応答メッセージを作成する手段；及び
    前記更なる経路応答メッセージを前記送信元ノードへユニキャストする手段、を更に有する請求項２６記載のシステム。
28. 前記一時的順方向経路が前記最良経路である場合、前記更なる経路応答メッセージは確認として機能し、前記一時的順方向経路が前記最良経路でない場合、前記更なる経路応答メッセージが前記送信元ノードにより受信されると、前記更なる経路応答メッセージは前記最良経路を確立するよう機能する、請求項２７記載のシステム。
    

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