JP2016146534A - 無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＴＮに基づくネットワークシステムにおいて次ホップへのデータの転送に失敗すること。
【解決手段】複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムであって、無線端末は、自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディレイトレラントネットワークで用いられる無線端末、無線端末の経路制御方法、プログラム、およびネットワークシステムに関する。

ディレイトレラントネットワーク（Ｄｅｌａｙ Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＤＴＮ）は、無線アドホックネットワークや衛星回線など、無線端末間の接続性が不安定、低品質な状況であっても、エンド‐エンド間で転送データを高信頼に届けることを可能とするネットワークシステムである（非特許文献１参照）。

このＤＴＮでは、転送しようとするメッセージの宛先への経路が不明な場合、当該メッセージを廃棄せず、転送すべき次ホップが見つかるまで当該メッセージを蓄積して待機する点が挙げられる。このような動作を行うことにより、送信元端末から宛先端末までエンド‐エンドの経路が同時に存在しない場合でも、途中の無線端末までメッセージを転送しておき、その後に宛先端末までの経路ができた時点でメッセージの転送を再開することが可能となり、その結果、宛先端末への到達率が向上するという効果がある。従って、ＤＴＮにおける経路制御方法は、送信元端末から宛先端末までのエンド‐エンドの経路を発見するＩＰルーティングとは異なる方法が用いられる。

ＤＴＮにおける経路制御方法として、送信元端末と通信可能な１以上の無線端末の中から、宛先端末への配送確率（ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｐｒｅｄｉｃｔａｂｉｌｉｔｙ）や宛先端末との通信可能性を示す期待度に基づいて、送信元端末から宛先端末へ転送データを転送する際の次ホップを決定することが、本発明に関連する第１の関連技術として提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

ＷＯ２００９／０７８４２７号公報 特開２００７−２０８９５５号公報

V. Cerf et.al, "Delay-Tolerant Network Architecture", RFC 4838, April 2007.

本発明に関連する第１の関連技術では、送信元端末と通信可能な無線端末が複数存在し、それら複数の無線端末の、宛先端末への配送確率や宛先端末との通信可能性を示す期待度が等しい場合、その何れかの無線端末が次ホップに決定される。しかしながら、送信元端末と通信可能な複数の無線端末の中には、送信元端末との間の通信品質が良い端末だけでなく悪い端末が存在する。このため、複数の無線端末の中から次ホップに決定された無線端末が、送信元端末との間の通信品質が悪い端末であった場合、送信元端末からの当該次ホップへのデータの転送に失敗する。

本発明の目的は、上述した課題、すなわち次ホップへのデータの転送に失敗する、という課題を解決する無線端末を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る無線端末は、
複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおける無線端末であって、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
を有する。

本発明の他の実施形態に係る無線端末の経路制御方法は、
複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおける無線端末の経路制御方法であって、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積し、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する。

本発明の他の実施形態に係るプログラムは、
複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおけるコンピュータを、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
して機能させる。

本発明の他の実施形態に係るネットワークシステムは、
複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムであって、
前記無線端末は、
自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
を有する。

本発明は上述した構成を有するため、次ホップ無線端末へのデータ転送に失敗するのを防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る無線端末のブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線端末の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るノード（無線端末）のブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るネットワークシステムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態で使用する送信ポリシーのテーブルの例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るネットワークシステムにおけるメッセージの流れの一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るノード（無線端末）のブロック図である。 本発明の第３の実施形態で使用する送信ポリシーのテーブルの例と可能性の計算式で使用するθの説明図である。 本発明の第４の実施形態に係るノード（無線端末）のブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る無線端末が位置情報、ノード通信可能性、および移動情報を維持管理する動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係るノード（無線端末）における通信可能性の例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るノード（無線端末）のＤＴＮによるメッセージの送信動作を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態の係るノード（無線端末）のＤＴＮによるメッセージの受信動作を示すフローチャートである。

次に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。
[第１の実施形態]
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る無線端末１は、複数の他の無線端末との間で無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおける無線端末である。無線端末１は、主な構成要素として、ノード情報蓄積部１Ａと送信制御部１Ｂとを有する。

ノード情報蓄積部１Ａは、無線端末１と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積する機能を有する。ここで、通信品質の指標値は、例えば、自端末と他の無線端末との間の１ホップ転送によるメッセージの到達率であってよい。ここで、１ホップ転送とは、他の無線端末を中継せずに端末どうしで直接にメッセージを送受信することである。あるいは、通信品質の指標値は、自端末と他の無線端末との間のマルチホップ転送によるメッセージ転送の到達率であってよい。ここで、マルチホップ転送とは、ＡＯＤＶ（Ａｄ ｈｏｃ Ｏｎ‐Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）のように、エンド‐エンドで経路を構築した後、データをバケツリレーすることである。あるいは、通信品質の指標値は、自端末と他の無線端末との間の信号対雑音比、データ誤り率などであってよい。

ノード情報蓄積部１Ａは、無線端末１と他の無線端末との間の通信品質の指標値を測定する機能を有していてよい。例えば、ノード情報蓄積部１Ａは、バンドル層の下位階層にＴＣＰ／ＩＰを使用する場合、ＴＣＰ／ＩＰで使用するルーティングテーブルに記載されている各宛先に対して、一定周期で所定のコマンド（例えばｐｉｎｇコマンド）を送信し、相手ノードからの応答の有無の履歴に基づいて、通信品質の指標値であるメッセージ到達率を測定してよい。例えば、１秒間隔でｐｉｎｇコマンドを送信し、過去１０回のｐｉｎｇコマンドに対する相手ノードからの応答数に基づいて、１０回全て応答ありの場合、到達率１．０、９回応答があり１回応答無の場合、到達率０．９などとしてメッセージ到達率を算出してよい。またノード情報蓄積部１Ａは、メッセージの到達率を測定するために故意に所定のコマンドを一定周期で他の無線端末へ送信するのではなく、他の無線端末から過去一定期間に受信したメッセージの数に基づいて、当該他の無線端末との間のメッセージの到達率を算出してよい。

送信制御部１Ｂは、ノード情報蓄積部１Ａに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末１から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する機能を有する。ここで、送信制御部１Ｂは、無線端末１と通信可能な他の無線端末を次ホップ無線端末候補とし、次ホップ無線端末候補の中から、ノード情報蓄積部１Ａに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末１から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定してよい。無線端末１と通信可能な他の無線端末としては、例えば、バンドル層の下位階層にＴＣＰ／ＩＰを使用する場合、ＴＣＰ／ＩＰで使用するルーティングテーブルに記載されている無線端末を使用してよい。

次に、図２のフローチャートを参照して、本実施形態に係る無線端末１の動作を説明する。

まず、無線端末１のノード情報蓄積部１Ａは、無線端末１と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積する（ステップＳ１）。

次に、無線端末１の送信制御部１Ｂは、ノード情報蓄積部１Ａに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末１から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する（ステップＳ２）。

続いて、本実施形態の具体例を説明する。図３は、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムの一例を示す。このネットワークシステムは、５台の無線端末１〜５から構成される。無線端末１〜５の位置関係は、図３に示すようになっている。即ち、無線端末１には３台の無線端末３〜５が隣接しており、無線端末１は無線端末３〜５との間で直接に通信可能である。他方、無線端末２は無線端末１および無線端末３〜５とは離れた場所に存在しており、無線端末２は無線端末１および無線端末３〜５と直接に通信できない。このようなネットワークシステムにおいて、無線端末１から無線端末２にＤＴＮによりデータを送信する場合を例にする。

送信元である無線端末１のノード情報蓄積部１Ａは、無線端末３〜５との間の通信品質の指標値を蓄積している。ここでは、通信品質の指標値としてメッセージの到達率を使用する。また、到達率は０以上、１以下の値をとり、１に近いほど到達する確率が高くなり、０に近いほど到達する確率が低くなるものとする。図３において、無線端末１から無線端末３〜４に延びる破線矢印に付記された０．８、０．９、０．４の数値は、到達率の具体例である。この例では、無線端末１のノード情報蓄積部１Ａは、無線端末３へのメッセージの到達率０．８、無線端末４へのメッセージの到達率０．９、無線端末５へのメッセージの到達率０．４を蓄積している。

送信元である無線端末１の送信制御部１Ｂは、ノード情報蓄積部１Ａに蓄積された通信品質の指標値に基づいて、無線端末２へデータを送信する際の次ホップを決定する。今の例では、無線端末３〜５のうち、無線端末４の通信品質がそれ以外の無線端末３、５の通信品質より高い。このため、送信制御部１Ｂは、無線端末３を次ホップに決定する。この結果、無線端末１から無線端末２への転送データは、次ポップに決定した無線端末４へ送信される。

無線端末４は、無線端末１から受信したデータを蓄積する。その後、無線端末４は、無線端末２と通信可能になると、蓄積したデータを読み出して、無線端末２へ転送する。

このように本実施形態によれば、無線端末１は、次ホップ無線端末へのデータ転送に失敗するのを防止することができる。その理由は、無線端末１は、自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積し、その通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定するためである。これに対して本発明に関連する第１の関連技術では、無線端末３〜５の、宛先端末２への配送確率や宛先端末との通信可能性を示す期待度が等しい場合、その何れかの無線端末を次ホップに決定するため、通信品質の指標値の悪い無線端末５を次ホップに決定する可能性があり、無線端末４を次ホップにする場合に比べて次ホップへのデータの転送に失敗する確率が高まる。

本実施形態は、上記の構成および動作を基本としつつ、例えば以下に例示するような各種の付加変更が可能である。

無線端末１のノード情報蓄積部１Ａは、他の無線端末２〜５の位置情報を蓄積する機能を有していてよい。そして、無線端末１の送信制御部１Ｂは、ノード情報蓄積部１Ａに蓄積された通信品質の指標値と位置情報とに基づいて、自端末から宛先端末２へデータを送信する際の次ホップを決定してよい。例えば、無線端末１の送信制御部１Ｂは、無線端末３〜５のうち無線端末１よりも宛先端末２に近い場所に存在している１以上の無線端末の中から、通信品質の指標値に基づいて次ホップを決定してよい。

無線端末１のノード情報蓄積部１Ａは、他の無線端末２〜５の移動情報を蓄積する機能を有していてよい。そして、無線端末１の送信制御部１Ｂは、ノード情報蓄積部１Ａに蓄積された通信品質の指標値と移動情報とに基づいて、自端末から宛先端末２へデータを送信する際の次ホップを決定してよい。例えば、無線端末１の送信制御部１Ｂは、無線端末３〜５のうち宛先端末２に近づく方向へ移動している１以上の無線端末の中から、通信品質の指標値に基づいて次ホップを決定してよい。

無線端末１のノード情報蓄積部１Ａが蓄積する通信品質の指標値以外の情報は、上述した他の無線端末の位置情報、移動情報に限定されず、他の情報、例えば特許文献１に記載される宛先端末への配送確率であってもよい。また、無線端末１の送信制御部１Ｂが次ホップを決定する際に考慮する通信品質の指標値以外の情報は、上述した他の無線端末の位置情報、移動情報に限定されず、他の情報、例えば特許文献１に記載される宛先端末への配送確率であってもよい。

無線端末１の送信制御部１Ｂは、通信品質の指標値に基づいて、次ホップの数を決定してよい。例えば、送信制御部１Ｂは、無線端末３〜５の中に第１の閾値以上の通信品質の指標値を有する無線端末が１以上存在する場合、通信品質の指標値の最も高い１台の無線端末を次ホップに決定してよい。また、例えば送信制御部１Ｂは、無線端末３〜５の中に第１の閾値以上の通信品質の指標値を有する無線端末が存在せず、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の通信品質の指標値を有する無線端末が１以上存在する場合、第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の通信品質の指標値を有する全ての無線端末を次ホップに決定してよい。閾値は２つに限定されず、３つ以上あってもよく、次ホップの数も「１台」、「条件を満たす全て」の２種類でなく、「１台」、「条件を満たす全ての半分」、「条件を満たす全て」のように３種類以上であってもよい。

[第２の実施形態]
図４を参照すると、本発明の第２の実施形態として、例えば自動車などの車両に搭載されて移動可能な無線通信を行う無線端末（以下、ノードと記す）１０の構成例を示している。図５は、ノード１０と同じ構成をしたノード２０〜１００により構成されるネットワークを示している。この図５では、各ノードの位置と通信可能なリンク（実線の矢印）を表示している。ノード間のリンクに書かれた数字は、矢印の向きにメッセージを送信した際に到達する可能性（以降、通信可能性と呼ぶ）を示している。この通信可能性は、通信品質の指標値の一種であり、時刻とともに値が変化する。本例では、通信可能性は、０、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０の値の何れかをとる。通信可能性の値が１．０に近い値であるほどに、メッセージの到達率が高いこと（通信品質が良いこと）を表す。

放送ノード２００は、ノード２０〜１００に対して、ノードの位置情報を定期的に送信する機能を有する。放送ノード２００は、ノード２０〜１００の位置情報を入手し、ノード２０〜ノード１００に対して、位置情報の通知を行う通信機器である。広範囲に送信できるように、大出力での送信が可能である。放送ノード２００が、ノード２０〜１００の位置情報を入手する方法は任意である。例えば、各ノード２０〜１００が自動車などの車両に搭載されており、各車両の現在位置が特定のサーバで管理されているようなシステムでは、上記サーバから各ノード２０〜１００の位置情報を取得してよい。勿論、各ノード２０〜１００に、自ノードの現在位置を放送ノード２００に通知する機能を搭載してもよい。

ノード１０〜１００は、無線ＬＡＮ通信を使用して複数のノードに対して一度に送信することはできず、常に１対１の送信のみが可能である。

以下、ノード１０の構成を、図４を参照して説明する。
［構成の説明］
ノード１０は、受信処理部１１０、送信処理部１２０、送信メッセージ蓄積部１３０、送信制御部１４０、送信ポリシー１４１、ノード情報蓄積部１５０、位置情報１５１、ノード通信可能性１５２、通信アプリケーション１６０から構成される。

受信処理部１１０は、ネットワークを通じて他のノードから送信されるメッセージを受信する機能を有する。例えば、受信処理部１１０は、無線ＬＡＮに対応する受信部を有する。

送信処理部１２０は、送信メッセージ蓄積部１３０から取り出されたメッセージを、無線ＬＡＮ通信によって次の送信先に送信するためにネットワークに向けて送信する機能を有する。

送信メッセージ蓄積部１３０は、他のノードから受信したメッセージ、および、ノード内の通信アプリケーション１６０が生成したメッセージの蓄積を行う機能を有する。

送信ポリシー１４１には、送信メッセージ蓄積部１３０が蓄積したメッセージの処理方法を記載したテーブルを持つ。この送信ポリシーのテーブルの例を図６に示す。

図６を参照してテーブルの説明を行う。テーブルは、ノード通信可能性によって、処理方法を指定する。このテーブルは、優先度を持ち、優先度の高い方から、条件に一致しているかを判断し、一致した時、指定された処理方法を実施する。一度条件にあった場合には、以降の条件は参照しない。具体的には、優先度１の行は、次ホップの候補ノードの中に０．８〜１．０の通信可能性を有するノードが１以上存在する場合、０．８〜１．０の通信可能性を有するノードのうち通信可能性の一番高いノードにメッセージを送信すること（即ち当該ノードを次ホップとすること）を示している。また、次ホップの候補ノードの中に０．８〜１．０の通信可能性を有するノードが存在しない場合に適用される優先度２の行は、次ホップの候補ノードの中に０．３〜０．７の通信可能性を有するノードが１以上存在する場合、０．３〜０．７の通信可能性を有するノードの全てにメッセージを送信すること（即ちこれらのノードを次ホップとすること）を示している。また次ホップの候補ノードの中に０．３〜１．０の通信可能性を有するノードが存在しない場合に適用される優先度３の行は、次ホップの候補ノードの中に０〜０．２の通信可能性を有するノードがたとえ存在していても、メッセージを送信せずに通信ノード内に蓄積することを示している。

位置情報１５１は、緯度、経度、高度等のノード（自ノードおよび他ノード）の位置情報を蓄積するデータベースである。この位置情報はあらかじめ設定されていてもよい。

ノード通信可能性１５２は、自ノード１０以外の各ノードへの自ノードからの通信可能性を蓄積するデータベースである。本例では、通信可能性として、メッセージ到達率を使用する。

ノード情報蓄積部１５０は、受信処理部１１０から通知された受信メッセージ等を基に、位置情報１５１とノード通信可能性１５２を更新する機能を有する。即ち、ノード情報蓄積部１５０は、受信処理部１１０から通知された受信メッセージ中に他ノードの位置情報が含まれているか否かを確認し、含まれていれば、その位置情報によって位置情報１５１を更新する。またノード情報蓄積部１５０は、受信処理部１１０から通知された受信メッセージ等に基づき、自ノード１０以外の各ノードに対して、一定期間内のメッセージ受信個数等から、そのノードに対してメッセージを送信した際の到達率を算出し、その結果をノード通信可能性１５２に蓄積する。

通信アプリケーション１６０は、ノード１０で稼働しているアプリケーションであり、他のノード宛のメッセージを生成した際には、送信メッセージ蓄積部１３０に通知する。また、通信アプリケーション１６０は、他のノードから受信したメッセージの処理を行う。

送信制御部１４０は、送信ポリシー１４１、ノード情報蓄積部１５０に蓄積されている情報（位置情報１５１、ノード通信可能性１５２）を基に、送信メッセージ蓄積部１３０に保存したメッセージを、どのノードに送信するかを決定する機能を有する。

［動作の説明］
図５を参照して、本実施形態の動作の説明をする。

初期状態として、送信元であるノード２０が宛先ノードであるノード１００に対して、メッセージを送信しようとしている。

ノード２０において、通信アプリケーション１６０が、宛先としてノード１００へのメッセージを生成し、このメッセージを送信メッセージ蓄積部１３０に通知する。送信メッセージ蓄積部１３０は、通知されたメッセージを蓄積し、送信制御部１４０に送信したいメッセージを通知する。通知された送信制御部１４０は、ノード情報蓄積部１５０から、次の情報を得る。

「ノード２０は、ノード３０、ノード４０、ノード５０と隣接しているが、宛先であるノード１００へは、ノード４０とノード５０が近接している。また、このノード４０、ノード５０に対する通信可能性が、０．９、０．８である。」

次に、送信制御部１４０は、送信ポリシー１４１から、図６の送信ポリシーのテーブルを得る。このテーブルを参照すると、１行目のポリシーが一致する。このポリシーから、通信可能性の一番高いノード４０にのみ送信することを選択する。送信制御部１４０は、送信メッセージと次ホップがノード４０であることを送信処理部１２０に通知する。通知された送信処理部１２０は、受信したメッセージをノード４０に送信するため、ネットワークに向けてメッセージを送信する。

ノード４０において、受信処理部１１０がネットワークから受信しメッセージを構成し、このメッセージを送信メッセージ蓄積部１３０とノード情報蓄積部１５０とに送信する。

送信メッセージ蓄積部１３０は、このメッセージを蓄積し、送信制御部１４０にメッセージの送信要求を通知する。

ノード情報蓄積部１５０は、受信したメッセージからノード２０からの受信があったことを認識し、ノード２０に対するノード通信可能性の計算を行い、ノード通信可能性ＤＢ１５２に蓄積されているノード２０のメッセージ到達率を更新する。また、ノード情報蓄積部１５０は、受信したメッセージにノード２０の位置情報に関係する情報があった場合には、位置情報ＤＢ１５１中のノード２０の位置情報を更新する。

送信メッセージ蓄積部１３０からノード１００宛てのメッセージを通知された送信制御部１４０は、ノード情報蓄積部１５０から、次の情報を得る。

「ノード４０は、ノード２０、ノード６０、ノード７０と隣接しているが、宛先であるノード１００へは、ノード６０とノード７０が近接している。また、このノード６０、ノード７０に対する通信可能性が、０．４、０．５である。」

次に、ノード４０の送信制御部１４０は、送信ポリシーＤＢ１４１から、図６の送信ポリシーのテーブルを得る。このテーブルを参照すると、２行目のポリシーが一致する。このポリシーから、ノード６０とノード７０に送信することを選択する。送信制御部１４０は、送信メッセージと次ホップがノード６０であることを送信処理部１２０に通知する。通知された送信処理部１２０は、受信したメッセージをノード６０に送信するため、ネットワークに向けてメッセージを送信する。送信制御部１４０は、さらに、送信メッセージと次ホップがノード７０であることを送信処理部１２０に通知する。通知された送信処理部１２０は、受信したメッセージをノード７０に送信するため、ネットワークに向けてメッセージを送信する。

ノード６０においては、上記のノード４０において受信した際と同様の処理を行い、ノード６０は、ノード８０とノード９０に対してメッセージの送信を行う。

ノード７０においては、ノード１００とのメッセージ到達率が０．１なので、メッセージをノード内に蓄積する。蓄積したメッセージは、ノード１００への通信可能性が高くなった場合、もしくは、他のノードへ通信可能になった場合等に送信される。

ノード８０においては、ノード１００とのメッセージ到達率が０．９なので、ノード６０から受信したメッセージをその宛先であるノード１００に対して送信を行う。

ノード９０においては、ノード６０から受信したメッセージをノード内に蓄積する。

ノード１００において、受信処理部１１０がノード８０からメッセージを受信すると、メッセージを構成し、このメッセージを送信メッセージ蓄積部１３０とノード情報蓄積部１５０に通知する。

送信メッセージ蓄積部１３０は、メッセージの宛先が自ノードであるため、このメッセージを通信アプリケーション１６０に通知する。通信アプリケーション１６０は、通知されたメッセージの処理を行う。またノード情報蓄積部１５０は、受信したメッセージからノード８０からの受信があったことを認識し、ノード８０に対するノード通信可能性の計算を行い、ノード通信可能性ＤＢ１５２中のノード８０へのメッセージ到達率を更新する。また、ノード情報蓄積部１５０は、受信したメッセージにノード８０の位置情報に関係する情報があった場合には、位置情報ＤＢ１５１中のノード８０の位置情報を更新する。

図７は、上記の処理の結果、ノード２０から送信されたメッセージの流れを破線で示している。

一方、放送ノード２００は、他のノードの位置情報を定期的に入手し、この情報からメッセージを作成し、作成したメッセージをノード２０〜ノード１００に対して送信を行う。このメッセージを受信したノードは、受信処理部１１０で受信したメッセージを構成し、ノード情報蓄積部１５０に通知する。ノード情報蓄積部１５０は、受信したメッセージの内容を使って、位置情報ＤＢ１５１の内容の更新処理を行う。

[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態と第２の実施形態の構成上の異なる点は、図８を参照すると、ノード１０の構成に移動情報１５３というデータベースを追加した点にある。また、送信ポリシーのテーブルは、図６から図９（ａ）に示すように変更されている。

移動情報１５３は、各ノードの移動情報を蓄積するデータベースである。ノードの移動情報は、例えばノードの移動先の位置情報である。ノードが車両に搭載されて移動する場合、車両のカーナビゲーションに設定される目的地の情報が、ノードの移動先の一例である。ノードの移動情報は、移動先の位置情報に限定されず、ノードが移動している方角であってもよい。

また図９（ａ）を参照すると、送信ポリシーのテーブルの５行目には、２列目の項目値「可能性」を計算する式が記載されている。この計算式によると、可能性は、通信可能性にｋ・cosθを加算して求められる。ここで、ｋは定数、θは図９（ｂ）に示す角度である。この計算式の内容を、ノード４０における次ホップの候補ノードの一つであるノード７０を例にして説明する。ノード４０からノード７０へのメッセージの通信可能性は０．５である。またノード７０の現在位置とメッセージの宛先ノード１００とを結ぶ線分と、ノード７０の現在位置とノード７０の移動先とを結ぶ線分とが成す角度がθである。よって、ノード７０の可能性は、０．５にｋ・cosθを加算した値である。cosθは、θが０に近いほど値１に近づき、０から離れるほど小さくなるので、ノード７０の可能性は、ノード７０が宛先ノード１００方向に移動しているほどに増大することになる。

次に、本実施形態において次ホップを決定する動作を、第２の実施形態のネットワークシステムの構成図である図５を借用して説明する。例として、ノード２０から送信されたノード１００宛てのメッセージを受信したノード４０が次ホップへ送信する場面を想定する。

ノード４０の送信制御部１４０は、送信メッセージ蓄積部１３０から通知されたノード１００宛てのメッセージを送信する次ホップを決定するために、ノード情報蓄積部１５０から、ノード２０、ノード６０、ノード７０の位置情報、ノード６０、ノード７０に対する通信可能性、ノード２０、ノード６０、ノード７０の移動情報を得る。次に、送信制御部１４０は、送信ポリシー１４１から、図９（ａ）の送信ポリシーのテーブルを得る。次に、送信制御部１４０は、宛先ノードに近いノード６０、７０を次ホップ候補として、その通信可能性、位置情報、および移動情報から可能性の値を計算し、図９（ａ）の送信ポリシーのテーブルを参照して、処理方法を決定する。

このように、次ホップ候補となるノードの移動情報を次ホップ決定に利用することにより、同じ通信可能性を有する複数の次ホップ候補の中から、宛先ノード１００に近づく方向に移動しているノードを、次ホップに決定することができる。

次に、本実施形態における移動情報に関連する動作を説明する。

放送ノード２００は、各ノードの位置情報および移動情報を定期的に取得し、メッセージに各ノードの位置情報および移動情報を含めて送信を行う。このメッセージを受信したノードは、受信処理部１１０で受信したメッセージを構成し、ノード情報蓄積部１５０に通知する。ノード情報蓄積部１５０は、受信したメッセージの内容を使って、位置情報１５１の内容と位置情報１５３を更新する処理を行う。

放送ノード２００が、ノード２０〜１００の移動情報を入手する方法は任意である。例えば、各ノード２０〜１００が自動車などの車両に搭載されており、各車両の移動先の情報が特定のサーバで管理されているようなシステムでは、上記サーバから各ノード２０〜１００の移動情報を取得してよい。勿論、各ノード２０〜１００に、自ノードの移動先の情報を放送ノード２００に通知する機能を搭載してもよい。

[第４の実施形態]
図１０を参照すると、本発明の第４の実施形態に係るノード（無線端末）１０は、複数の他の無線端末との間で無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおける無線端末である。無線端末１０は、主な構成要素として、無線通信インターフェイス部（以下、無線通信Ｉ／Ｆ部と記す）１１、無線通信Ｉ／Ｆ部１２、操作入力部１３、画面表示部１４、ＧＰＳ１５、記憶部１６、および演算処理部１７を有する。

無線通信Ｉ／Ｆ部１１、１２は、専用の無線通信回路からなり、無線通信回線を介して接続された他の無線端末などの各種装置との間で無線通信を行う機能を有している。そのうち、無線通信Ｉ／Ｆ部１１は、Ｗｉ−Ｆｉに対応した無線ＬＡＮのインターフェイスであり、無線通信Ｉ／Ｆ部１２は、３ＧやＬＴＥなどのセルラー通信に対応した無線インターフェイスである。

操作入力部１３は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１７に出力する機能を有している。

画面表示部１４は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などの画面表示装置からなり、演算処理部１７からの指示に応じて、操作メニューなどの各種情報を画面表示する機能を有している。

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）１５は、自ノードの現在位置を示す緯度、経度、高度を計測し、演算処理部１７に伝達する機能を有する。

記憶部１６は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１７での各種処理に必要な処理情報やプログラム１５４を記憶する機能を有している。プログラム１５４は、演算処理部１７に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１１、１２や操作入力部１３などのデータ入出力機能を介して外部装置（図示せず）や記憶媒体（図示せず）から予め読み込まれて記憶部１６に保存される。記憶部１６で記憶される主な処理情報として、メッセージ１３１、送信ポリシー１４１、位置情報１５１、ノード通信可能性１５２、および移動情報１５３がある。

メッセージ１３１は、他のノードから受信したメッセージや自ノードが生成したメッセージである。

送信ポリシー１４１は、送信メッセージ１３１の処理方法を記載したテーブルであり、例えば第２の実施形態における図６あるいは第３の実施形態における図９（ａ）に示したような内容を有する。

位置情報１５１は、自ノードおよび他のノードの位置情報である。位置情報は、経度、緯度、および高度によって表現されている。

ノード通信可能性１５２は、ノード１０と他のノードとの間の１ホップ転送あるいはマルチホップ転送によるメッセージの到達率である。

移動情報１５３は、自ノードおよび他のノードの移動情報である。移動情報は、ノードの移動先の位置情報によって表現されている。

演算処理部１７は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１６からプログラム１５４を読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム１５４とを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。演算処理部１７で実現される主な処理部として、受信処理部１１０、送信処理部１２０、送信制御部１４０、ノード情報蓄積部１５０、および通信アプリケーション部１６１がある。

受信処理部１１０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１１、１２を通じて他のノードからメッセージを受信する機能を有する。

送信処理部１２０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１１、１２を通じてメッセージを他のノードへ送信する機能を有する。

ノード情報蓄積部１５０は、自ノードおよび他ノードの位置情報、ノード通信可能性、および移動情報を検出し、位置情報１５１、ノード通信可能性１５２、および移動情報１５３を最新の状態に維持管理する機能を有する。

送信制御部１４０は、位置情報１５１、ノード通信可能性１５２、および移動情報１５３に基づいて、メッセージ１３１をＤＴＮ通信によって宛先ノードへ送信する際の次ホップを決定する機能を有する。

通信アプリケーション部１６１は、他のノード宛てのメッセージの生成、他のノードから受信したメッセージの処理を行う機能を有する。

次に、本実施形態の動作を説明する。

先ず、図１１を参照して、ノード１０が位置情報１５１、ノード通信可能性１５２、および移動情報１５３を維持管理する動作について説明する。

ノード１０のノード情報蓄積部１５０は、位置情報の更新（Ｓ１１）、ノード通信可能性の更新（Ｓ１２）、移動情報の更新（Ｓ１３）を、定期的に実行する。

位置情報の更新（Ｓ１１）では、以下のような処理を行う。先ず、ノード情報蓄積部１５０は、ＧＰＳ１５で検出した自ノード１０の位置情報を含む位置情報通知メッセージを送信処理部１２０に通知する。次に、送信処理部１２０は、その位置情報通知メッセージを無線通信Ｉ／Ｆ部１２によりセルラー通信によって放送ノードへ送信する。放送ノードでは、位置情報通知メッセージに含まれるノード１０の位置情報を放送ノードに設置された位置情報データベースに反映する。即ち、位置情報データベースにノード１０の位置情報が未だ蓄積されていなければノード１０の位置情報を蓄積し、既に蓄積されていれば、古い位置情報を新しい位置情報で更新する。次に、放送ノードは、位置情報データベースに蓄積されているノード１０および他のノードの位置情報を格納した位置情報通知メッセージをノード１０へセルラー通信により送信する。ノード１０の受信処理部１１０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１２を通じて位置情報通知メッセージを放送ノードから受信すると、ノード情報蓄積部１５に通知する。ノード情報蓄積部１５は、通知された位置情報通知メッセージに含まれるノードの位置情報で位置情報１５１を上書きする。

ノード通信可能性の更新（Ｓ１２）では、以下のような処理を行う。先ず、ノード情報蓄積部１５０は、バンドル層の下位階層で使用するルーティングテーブル（例えばＴＣＰ／ＩＰで使用するルーティングテーブル）に記載されている各宛先に対して、所定のコマンド（例えばｐｉｎｇコマンド）を送信し、相手ノードからの応答の有無を検出する。次に、ノード情報蓄積部１５０は、相手ノードからの今回の応答の有無を含む過去一定回数の応答の有無の履歴に基づいて、メッセージ到達率であるノード通信可能性を算出し、ノード通信可能性１５２に保存する。

図１２はノード通信可能性１５２の内容の一例を示す。この例のノード通信可能性１５２は、バンドル層の下位階層で使用するルーティングテーブルに記載されている各宛先毎のエントリを有する。１つのエントリは、ノード識別子、過去１０回分の応答の有無の履歴、通信可能性から構成される。例えば、２行目のエントリには、ノード２０の識別子が記録され、過去１０回分の応答の有無の履歴として、1,1,0,1,1,1,1,1,1,1が記録されている。この履歴中、値１は応答有り、値０は応答無しを示す。この結果、２行目のエントリの通信可能性は０．９になっている。

移動情報の更新（Ｓ１３）では、以下のような処理を行う。先ず、ノード情報蓄積部１５０は、操作入力部１３を通じてユーザから入力された移動先の位置情報を含む移動情報通知メッセージを送信処理部１２０に通知する。次に、送信処理部１２０は、その移動情報通知メッセージを無線通信Ｉ／Ｆ部１２によりセルラー通信によって放送ノードへ送信する。放送ノードでは、移動情報通知メッセージに含まれるノード１０の移動情報を放送ノードに設置された移動情報データベースに反映する。即ち、移動情報データベースにノード１０の移動情報が未だ蓄積されていなければノード１０の移動情報を蓄積し、既に蓄積されていれば、古い移動情報を新しい移動情報で更新する。次に、放送ノードは、移動情報データベースに蓄積されているノード１０および他のノードの移動情報を格納した移動情報通知メッセージをノード１０へセルラー通信により送信する。ノード１０の受信処理部１１０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１２を通じて移動情報通知メッセージを放送ノードから受信すると、ノード情報蓄積部１５に通知する。ノード情報蓄積部１５は、通知された移動情報通知メッセージに含まれるノードの移動情報で移動情報１５３を上書きする。

次に図１３を参照して、ＤＴＮによるメッセージの送信動作について説明する。

ノード１０の送信制御部１４０は、メッセージ１３１を宛先へ送信する場合、先ず、自ノードと宛先とが通信可能か否かを判定する（Ｓ２１）。例えば送信制御部１４０は、バンドル層の下位階層で使用するルーティングテーブル（例えばＴＣＰ／ＩＰで使用するルーティングテーブル）に記載されている宛先の１つが、メッセージ１３１の宛先に一致すれば、自ノードと宛先とが通信可能と判定し、そうでなければ通信不能と判定する。

次に送信制御部１４０は、自ノードと宛先とが通信可能であれば、メッセージ１３１の送信先としてメッセージ１３１の宛先を指定して送信処理部１２０に対して無線ＬＡＮ経由による送信を依頼する（Ｓ２２）。この依頼に応じて送信処理部１２０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１１を使用して、メッセージ１３１を指定された送信先へ送信する（Ｓ２２）。

他方、送信制御部１４０は、自ノードと宛先とが通信不能であれば、位置情報１５１、ノード通信可能性１５２、および移動情報１５３に基づいて、第２あるいは第３の実施形態と同様の方法により次ホップを決定する（Ｓ２３）。そして、次ホップを決定すると（Ｓ２４でＹＥＳ）、送信制御部１４０は、メッセージ１３１の送信先として次ホップのノードを指定して送信処理部１２０に対して無線ＬＡＮ経由による送信を依頼する（Ｓ２５）。この依頼に応じて送信処理部１２０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１１を使用して、メッセージ１３１を指定された次ホップのノードへ送信する（Ｓ２５）。しかし、通信可能性が閾値以上の次ホップ候補が存在しない等の理由によりステップＳ２３で次ホップが決定されなかった場合（Ｓ２４でＮＯ）、送信制御部１４０は、ステップＳ２１の処理へと戻り、上述した動作を繰り返す。

次に図１４を参照して、ＤＴＮによるメッセージの受信動作について説明する。

ノード１０の受信処理部１１０は、無線通信Ｉ／Ｆ部１１からメッセージを受信すると、受信したメッセージをメッセージ１３１として記憶部１６に保存する（Ｓ３１）。次に、受信処理部１１０は、受信したメッセージ１３１の宛先が自ノードか否かを判定する（Ｓ３２）。自ノード宛てであれば、受信処理部１１０は、受信したメッセージ１３１を通信アプリケーション部１６１に通知する（Ｓ３３）。他方、自ノード宛てでなければ、受信処理部１１０は、受信したメッセージ１３１の転送処理を送信制御部１４０に依頼する（Ｓ３４）。この依頼に応じて送信制御部１４０は、図１３で説明した送信処理Ｓ２１〜Ｓ２５と同様の処理を実施する。

以上、本発明を幾つかの実施形態を挙げて説明したが、本発明は以上の実施形態にのみ限定されず、その他各種の付加変更が可能である。

本発明は、車両などの移動体に搭載された無線端末間、あるいは無線端末と固定端末間で、交通情報、緊急情報などの各種の情報を無線ＬＡＮで送受信する分野に適用できる。

１〜５…無線端末
１Ａ…ノード情報蓄積部
１Ｂ…送信制御部
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００…ノード（無線端末）
１１、１２…無線通信Ｉ／Ｆ部
１３…操作入力部
１４…画面表示部
１５…ＧＰＳ
１６…記憶部
１７…演算処理部
１１０…受信処理部
１２０…送信処理部
１３０…送信メッセージ蓄積部
１３１…メッセージ
１４０…送信制御部
１４１…送信ポリシー
１５０…ノード情報蓄積部
１５１…位置情報
１５２…ノード通信可能性
１５３…移動情報
１５４…プログラム
１６０…通信アプリケーション
１６１…通信アプリケーション部
２００…放送ノード

Claims (10)

1. 複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおける無線端末であって、
   自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
   前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
   を有する無線端末。
2. 前記通信品質の指標値は、自端末と他の無線端末との間の１ホップによるメッセージの到達率である
   請求項１に記載の無線端末。
3. 前記ノード情報蓄積部は、前記他の無線端末の位置情報を蓄積し、
   前記送信制御部は、前記通信品質の指標値と前記位置情報とに基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する
   請求項１または２に記載の無線端末。
4. 前記ノード情報蓄積部は、前記他の無線端末の移動情報を蓄積し、
   前記送信制御部は、前記通信品質の指標値と前記位置情報と前記移動情報とに基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する
   請求項３に記載の無線端末。
5. 前記送信制御部は、前記通信品質の指標値に基づいて、前記次ホップ無線端末の数を決定する
   請求項１乃至４の何れかに記載の無線端末。
6. 前記送信制御部は、前記複数の他の無線端末の中に第１の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する無線端末が存在する場合、前記通信品質の指標値の最も高い一の無線端末を前記次ホップ無線端末に決定する
   請求項５に記載の無線端末。
7. 前記送信制御部は、前記複数の他の無線端末の中に第１の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する無線端末が存在せず、前記第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する無線端末が存在する場合、前記第１の閾値未満かつ第２の閾値以上の前記通信品質の指標値を有する全ての無線端末を前記次ホップ無線端末に決定する
   請求項５または６に記載の無線端末。
8. 複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおける無線端末の経路制御方法であって、
   自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積し、
   前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する
   無線端末の経路制御方法。
9. 複数の他の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムにおけるコンピュータを、
   自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
   前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
   して機能させるためのプログラム。
10. 複数の無線端末との間で、無線リンクを介して相互に接続可能なＤＴＮに基づくネットワークシステムであって、
    前記無線端末は、
    自端末と他の無線端末との間の通信品質の指標値を蓄積するノード情報蓄積部と、
    前記通信品質の指標値に基づいて、自端末から宛先端末へデータを送信する際の次ホップ無線端末を決定する送信制御部と
    を有するネットワークシステム。

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