JP3559508B2 - パケット転送経路検索方法及び無線ノードのゲートウェイノードとの通信可能性調査方法 - Google Patents
パケット転送経路検索方法及び無線ノードのゲートウェイノードとの通信可能性調査方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のノードを経由してパケットの送受信が可能なノード間の通信に際して、パケットを転送する経路の検索方法に関し、特に複数のノードが有線ネットワークを介しても通信可能な場合の、無線ネットワークにおけるパケット転送経路検索方法及び無線ノードのゲートウェイノードとの通信可能性調査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来無線ネットワーク内での経路検索に関しては、有線ネットワークとの接続を考慮せずに無線ネットワーク内のみを対象として行っていた。また検索の方法に関しては、ある宛先までの経路を検索しようとするノードが、無線ネットワーク内に経路検索メッセージをブロードキャストし、この経路検索メッセージを受けた複数のノードが更に経路検索メッセージをブロードキャストし、これを繰り返すことにより経路検索メッセージが無線ネットワーク内に広まり、経路検索メッセージを受けたノードのうち、経路の宛先ノード、あるいは宛先までの経路に関する情報を持っているノードが、そのことを前記経路検索メッセージの発信元へ返すことにより、無線リンクをマルチホップで経由した経路を検索する方法が提案されてきた。
【０００３】
例えば「Ｅｌｉｚａｂｅｔｈ Ｍ． Ｒｏｙｅｒ ａｎｄ Ｃｈａｉ−Ｋｅｏｎｇ Ｔｏｈ 著、 ”Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”， ｉｎ ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｐｐ．４６−５５， １９９９ 」の４８頁で紹介されているＡＯＤＶ（ＡｄＨｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）では、経路検索メッセージを無線ネットワーク内にブロードキャストし、宛先ノードや途中のノードから経路検索の送信元に、経路応答メッセージが返送される際に、経由するノードで経路表の書き換えという経路情報を構築するための処理を行うことにより、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路の検索が実行される。以下図を用いて、このような従来の経路検索方法について説明する。
【０００４】
図２は従来の無線ネットワークにおける経路検索方法が適用されるネットワーク構成の例を示し、ノード１０と、ノード２０と、ノード３０と、ノード４０と、ノード５０及びゲートウェイノード１１０と１２０から構成され、ノード１０はゲートウェイノード１１０、ノード２０、及びノード３０と、ノード２０はノード１０、ノード３０、及びノード４０と、ノード３０はノード１０及びノード２０と、ノード４０はノード２０及びノード５０と、ノード５０はゲートウェイノード１２０及びノード４０と、それぞれ無線リンクで通信可能である。また、ゲートウェイノード１１０は無線リンクでノード１０と、及び有線ネットワーク１００経由でゲートウェイノード１２０と、ゲートウェイノード１２０は無線リンクでノード５０と、及び有線ネットワーク１００経由でゲートウェイノード１１０と、それぞれ通信可能である。この時の経路検索動作を図９を用いて説明する。
【０００５】
図９は、図２に於けるノード１０がノード５０への経路を検索する場合のメッセージシーケンスの例を示している。まず、ノード１０で経路検索要求が発生すると（１）、経路検索メッセージをブロードキャストする（２）。経路検索メッセージのヘッダあるいはボディ中には、図１０に示すように、メッセージの送信元であるノード１０のアドレス、メッセージの受信先であるブロードキャストアドレス、経路検索元であるノード１０のアドレス、経路検索宛先であるノード５０のアドレス、及び経路検索元であるノード１０で割り当てるメッセージの識別番号が含まれる。
【０００６】
この経路検索メッセージを受けとったゲートウェイノード１１０、ノード２０、及びノード３０はそれぞれメッセージの受信先アドレスを確認し、これがブロードキャストアドレスであるので経路情報を構築するための処理、すなわちこの例では、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いという情報を経路表に加えるという処理、を行う（３）。更にゲートウェイノード１１０、ノード２０、及びノード３０はそれぞれ自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（４）。ここでは全てのノードで検索に失敗したものとする。そこで送信先が不明なため、ゲートウエイノード１１０、ノード２０、及びノード３０では経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インタフェース経由で送信する（５）。
【０００７】
ゲートウェイノード１１０が送信した経路検索メッセージはノード１０のみが受信するが、ノード１０はメッセージ中のメッセージ識別番号を確認し、すでに送信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視する（６）。
ノード２０が送信した経路検索メッセージはノード１０、ノード３０、及びノード４０が受信する。ノード１０とノード３０はメッセージ識別番号の確認により、既に送信あるいは受信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視するが、ノード４０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える（７）。更にノード４０は自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（８）。この例では検索に失敗したものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして、経路検索メッセージをブロードキャストする（９）。
【０００８】
一方、ノード３０が送信した経路検索メッセージはノード１０及びノード２０で受信されるが、いずれもメッセージ識別番号の確認により、既に送信あるいは受信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視する。
次にノード４０が送信した経路検索メッセージはノード２０、及びノード５０が受信する。ノード２０はメッセージ識別番号の確認により、既に受信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視する（１０）。ノード５０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える（１１）。更に、ノード５０はメッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し、経路応答メッセージを返す（１３）。経路応答メッセージは図１１に示す通り、経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表に加えられた、「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を用いて、ノード４０へ転送される（１２），（１３）。なお、このメッセージは経路検索のようにブロードキャストではなく、ノード４０宛のユニキャストとして送信されるため、ゲートウェイノード１２０が受信処理することはない。
【０００９】
ノード４０はその経路応答メッセージを受信して、ノード５０へは直接通信可能であることを経路表に加える（１４）。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を用いて、経路応答メッセージをノード２０へ転送する（１５）。
ノード２０はこれを受信して、ノード４０へは直接通信可能、及び経路応答元宛のパケットはその経路応答メッセージの送信元へ送れば良い、すなわち「ノード５０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える（１６）。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて経路応答メッセージをノード１０に転送する（１７）。
【００１０】
最後にノード１０がこのメッセージを受け取り、ノード２０へは直接通信可能なこと、及び「ノード５０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加えることにより（１８）、ノード１０とノード５０、及びその経路上のノード２０とノード４０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間でパケットの送受信が可能となる。この結果、図１２に示すようなパケット転送経路２００が構築される。
【００１１】
また、経路検索メッセージを受けた各ノードは、自ノードが経路検索宛先に一致しなくても、経路検索宛先までの情報が経路表にあれば、経路応答メッセージを返送しても良い。
このように、各ノードが経路検索メッセージを受信した場合に、経路応答が可能であればこれを経路検索元に返送し、そうでなければ経路検索をブロードキャストすることにより、無線ネットワーク内のノードを経由する経路を検索することが可能である。
【００１２】
なお、無線ネットワーク内でのルーティングについては、特開平８−９７８２１が公開されており、上に述べたＡＯＤＶと同様にパケットの転送経路を検索して無線端末間でパケット転送を行うことにより、有線ＬＡＮを施設する場合に比べて費用を削減可能としている。しかし、無線ネットワーク内のノードを経由する経路の検索を対象としており、有線ネットワークを経由した経路は探索対象に含まれない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の方式ではノード間の経路を検索する際に、経路検索を無線ネットワーク内にブロードキャストし、経路応答が経路検索の送信元に返ることにより、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路の検索が可能であった。よって、いくつかのノードがゲートウェイノードであり、ゲートウェイノードが有線経由で接続されている場合にも、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路しか検索できなかった。
【００１４】
この発明の目的は、このような従来の課題を解決し、有線を経由した無線ネットワーク外の経路も含めて、ノード間の経路を検索することを可能にするパケット転送経路検索方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明における経路検索方法においては、有線経由でも経路検索メッセージをゲートウェイノード間で転送することにより、有線経由の経路も検索対象とすることを特徴とする。ゲートウェイノードが有線経由で経路検索メッセージを受け、もし経路応答を返送可能であれば送信元のゲートウェイノードへ有線経由で返送する。経路応答を返送不可能であり、かつそのメッセージ識別番号が既に受信あるいは送信したメッセージと一致しないならば、無線ネットワーク内に経路検索メッセージをブロードキャストする。これにより、有線経由の経路も含めた経路検索が可能となる点が、従来技術とは異なる。
【００１６】
また、無線ネットワーク内の各ノードが例えば立ち上げ時などに、各ゲートウェイノードとの接続性を調査し、その情報をゲートウェイノードへ通知することにより、各ゲートウェイノードは、無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能な他のゲートウェイノードを把握することが可能となり、経路検索メッセージを無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能なゲートウェイノードのみへ転送することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
図２はこの発明の無線ネットワークにおける経路検索方法に係る一実施例が適用されるネットワークの構成例を示す。このネットワーク構成は、従来の技術の項で説明したから重複説明は省略する。
無線ネットワーク内の各ノードが、例えば立ち上げ時などに、各ゲートウェイノードとの接続性を調査し、その情報をゲートウェイノードへ通知する。この接続性を調査してその情報をゲートウェイノードに通知する動作を具体的に説明する。
【００１８】
図３及び図４は図２におけるノード１０、ノード２０、ノード３０、ノード４０、及びノード５０の立ち上げ時に接続性を把握し、ゲートウェイノード１１０及び１２０へ通知する際のメッセージシーケンスの例を示す。
まず、ノード１０及びノード５０が立ち上がると（１）、それぞれ接続性調査メッセージをブロードキャストする（２）。これらのメッセージはゲートウェイノード１１０あるいはゲートウェイノード１２０がそれぞれ受信する。受信したゲートウェイノードは自分のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージをそれぞれノード１０あるいはノード５０へ返送する（３）。ノード１０及びノード５０はそれぞれ接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１１０、あるいはゲートウェイノード１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（４）、接続性情報として把握したゲートウェイノードのアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（５）。これらのメッセージを受信したゲートウェイノード１１０あるいはゲートウェイノード１２０はそれぞれ受信したメッセージ中に含まれるのが自分のアドレスのみであることを確認し、これらのメッセージを無視する（６）。
【００１９】
次にノード４０が立ち上がると（７）、接続性調査メッセージをブロードキャストする（８）。このメッセージはノード５０のみが受信する。ノード５０は立ち上げ時に把握したゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージをノード４０へ返送する（９）。ノード４０は接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（１０）、接続性情報として把握したゲートウェイノード１２０のアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（１１）。その接続性通知メッセージを受信したノード５０は受信したメッセージ中には自分が把握しているゲートウェイノード１２０のアドレスが含まれるのみなので、このメッセージを無視する（１２）。
【００２０】
次にノード２０が立ち上がると（１３）、接続性調査メッセージをブロードキャストする（１４）。このメッセージはノード１０及びノード４０が受信する。ノード１０あるいはノード４０はそれぞれ接続性情報として把握しているゲートウェイノード１１０あるいはゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージを、それぞれノード２０へ返送する（１５）。ノード２０は二つの接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１１０及び１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（１６）、接続性情報として把握したゲートウェイノード１１０及び１２０のアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（１７）。このメッセージを受信したノード１０及びノード４０は、それぞれ受信したメッセージ中に自分が把握していないゲートウェイノード１２０（ノード１０では）、あるいはゲートウェイノード１１０（ノード４０では）のアドレスが含まれていることを確認し、それらのゲートウェイと接続性が生じたという接続情報を更新し（１８）、ゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（１９）。
【００２１】
ノード１０及びノード４０が送信した接続性通知メッセージは、それぞれノード２０とゲートウェイノード１１０、あるいはノード２０とノード５０が受信する。ノード２０は接続性応答メッセージ（１５）にもとづく接続情報更新（１６）により、どちらのメッセージ中のゲートウェイノード１１０，１２０のアドレスも既知なので、これらのメッセージを無視する（２０）。ゲートウェイノード１１０は接続性通知メッセージ中のアドレスに、自分のアドレス以外でかつ自分が接続性を把握していないゲートウェイノード１２０のアドレスがあるため、ゲートウェイノード１２０と接続性が生じたという接続情報を更新し（２１）、接続情報として把握したゲートウェイノード１２０及び自分のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（２２）。この接続性通知メッセージを受信したノード１０はメッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが全て既知なので、このメッセージを無視する（２３）。
【００２２】
一方ノード４０が送信した接続性通知メッセージを受信したノード５０は、メッセージ中に自分が接続性を把握していない、ゲートウェイノード１１０のアドレスがあるため、ゲートウェイノード１１０との接続性が生じたという接続情報を更新し（２４）、接続情報として把握したゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（２５）。
【００２３】
ノード５０が送信した接続性通知メッセージは、ノード４０とゲートウェイノード１２０が受信する。ノード４０はメッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが既知なので、このメッセージを無視する（２６）。ゲートウェイノード１２０は接続性通知メッセージ中のアドレスに、自分のアドレス以外でかつ自分が接続性を把握していないゲートウェイノード１１０のアドレスがあるため、ゲートウェイノード１１０と接続性が生じたという接続情報を更新し（２７）、接続情報として把握したゲートウェイノード１１０及び自分のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（２８）。この接続性通知メッセージを受信したノード５０はメッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが全て既知なので、このメッセージを無視する（２９）。
【００２４】
最後にノード３０が立ち上がると（３０）、接続性調査メッセージをブロードキャストする（３１）。このメッセージはノード１０及びノード２０が受信する。ノード１０及びノード２０はそれぞれ自分が把握しているゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージをノード３０へ返送する（３２）。ノード３０は二つの接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１１０及び１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（３３）、接続性情報として把握したゲートウェイノード１１０及び１２０のアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（３４）。このメッセージを受信したノード１０及びノード２０は、メッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが既知なので、このメッセージを無視する（３５）。
【００２５】
このようにして、ゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０はそれぞれ互いに無線ネットワークで接続されたことを認識し、互いのアドレス情報を獲得する。これにより、例えばゲートウェイノード１１０が有線ネットワーク１００を経由して経路検索メッセージを送信する必要が生じた場合には、ゲートウェイノード１２０のみへ転送すれば良い。
図５は図２におけるノード１０がノード５０への経路を検索する場合に、経路検索メッセージの到着が早い経路を最適経路とする場合のメッセージシーケンスの例を示す。まず、ノード１０で経路検索要求が発生すると（１）、経路検索メッセージをブロードキャストする（２）、経路検索メッセージのヘッダあるいはボディ中には、図１０に示した通り、メッセージの送信元であるノード１０のアドレス、メッセージの受信先であるブロードキャストアドレス、経路検索元であるノード１０のアドレス、経路検索宛先であるノード５０のアドレス、及び経路検索元であるノード１０で割り当てるメッセージの識別番号が含まれる。
【００２６】
このメッセージを受けとったゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれメッセージの受信先アドレスを確認し、これがブロードキャストアドレスであるので経路情報を構築するための処理、すなわちこの例では、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、この経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いという情報を経路表に加えるという処理を行う（３）。更にゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれ自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（４）。この例では全てのノードで検索に失敗したものとする。そこで送信先が不明なため、各ノード１１０，２０，３０では経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インタフェース経由で送信する（５）。ただし、ゲートウェイノード１１０が送信した経路検索メッセージを受信した無線ノード１０は、メッセージ中のメッセージ識別番号を確認し、すでに送信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージは無視する（６）。更にゲートウェイノード１１０では、自分がアドレスを知っている他のゲートウェイノードに経路検索メッセージを転送する。この例ではゲートウェイノード１２０に対して経路検索メッセージを転送する。このメッセージはユニキャストで有線ネットワーク１００を経由して送信される。すなわち、図１０におけるメッセージ送信元アドレスにゲートウェイノード１１０のアドレスを、メッセージ受信先アドレスにゲートウェイノード１２０のアドレスを、それぞれ指定し、前記経路検索メッセージ全体を新たにメッセージのボディとする有線ネットワーク向パケットを生成して有線ネットワーク１００側に送信する。
【００２７】
この経路検索メッセージを受けとったゲートウェイノード１２０は、経路検索元宛のパケットはその経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットは有線ネットワーク経由でゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報を経路表へ加える（７）。次に自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（８）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インタフェース経由で送信する（９）。
【００２８】
ノード５０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、そのメッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報を経路表に加える（１０）。更に、ノード５０はこの経路検索メッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し、経路応答メッセージを返送する。経路応答メッセージは図１１に示す通り、経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表に加えた、「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報を用いて（１１）、ゲートウェイノード１２０へユニキャストで転送する（１２）。
【００２９】
一方、ノード２０及びノード３０が送信した経路検索メッセージは、それぞれノード１０とノード３０とノード４０、あるいはノード１０とノード２０がそれぞれ受信するが、この例ではノード４０が受信したメッセージ以外は既に送信あるいは受信済みの経路検索メッセージとメッセージ識別番号が一致するため無視される（６）。一方、ノード４０では初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える（１３）。更にノード４０は自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（１４）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして、経路検索メッセージをブロードキャストする（１５）。
【００３０】
ノード４０が送信した経路検索メッセージはノード２０及びノード５０が受信するが、この例ではメッセージ識別番号の確認により、どちらのメッセージも既に受信済の経路検索メッセージとメッセージ識別番号が一致するため無視される（１６）。
次にノード５０が送信した経路応答メッセージを受信したゲートウェイノード１２０は、ノード５０へは直接通信可能なことを経路表に加える（１７）。更に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど（７）で加えた「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を用いて（１８）、経路応答メッセージを送信する（１９）。
【００３１】
ゲートウェイノード１１０は経路応答メッセージを受け取り、「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を経路表に加える（２０）。次に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど（３）で加えた、「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて（２１）、ノード１０へ経路応答メッセージを送信する（２２）。
【００３２】
ノード１０はこの経路応答メッセージを受け取り、ゲートウェイノード１１０へは直接通信可能なこと、及び「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報を経路表に加えることにより（２３）、ノード１０とノード５０及びその経路上のゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間でパケットの送受信が可能となる。
【００３３】
図１はこの結果検索されたパケット転送経路の例を示している。図１に示す通り、この発明の実施例では、ノード１０とノード５０の間でパケットを送信する際に、ノード２０とノード４０を経由したパケット転送経路だけではなく、ゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０を経由したパケット転送経路２１０も検索対象となる。
上述では経路検索宛先アドレスが示すノードでは、先に受信した経路検索メッセージのみに対して経路応答メッセージを返送したが、それら全てに対して応答を返送したり、メッセージ中に経由したノードの数などの他の情報を含め、これらの情報を用いてどの経路検索メッセージに応答するかを判断したりすることも可能である。
【００３４】
以下にその例を説明する。図６は図２におけるノード１０がノード５０への経路を検索する場合に、経由する無線リンクのホップ数に基づいて最適経路を決定する場合のメッセージシーケンスの例を示している。まず、ノード１０で経路検索要求が発生すると（１）、経路検索メッセージをブロードキャストする（２）。経路検索メッセージのヘッダあるいはボディ中には、図７に示す通り、これまでに経由した無線リンクのホップ数（この場合はｈ＝０）を図１０に示した場合に加える他は図１０の場合と同様に、メッセージの送信元であるノード１０のアドレス、メッセージの受信先であるブロードキャストアドレス、経路検索元であるノード１０のアドレス、経路検索宛先であるノード５０のアドレス、及び経路検索元であるノード１０で割り当てるメッセージの識別番号が含まれる。
【００３５】
このメッセージを受けとったゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれメッセージの受信先アドレスを確認し、これがブロードキャストアドレスであるので経路情報を構築するための処理、すなわちこの例では、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いという情報を経路表に加えるという処理、すなわち「ノード１０へは直接通信可能」という情報を経路表に加える処理を行う。更にゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれ自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（３）。この例では全てのノードで検索に失敗したものとする。そこで送信先が不明なため、各ノードでは経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インターフェース経由で送信する（４）。更にゲートウェイノード１１０では、自分がアドレスを知っている他のゲートウェイノードに経路検索メッセージを転送する。この例ではゲートウェイノード１２０に対して経路検索メッセージを転送する（５）。このメッセージはユニキャストで有線ネットワーク１００を経由して送信される。すなわち、図７におけるメッセージ送信元アドレスにゲートウェイノード１１０のアドレスを、メッセージ受信先アドレスにゲートウェイノード１２０のアドレスをそれぞれ指定し、前記経路検索メッセージ全体を新たにメッセージのボディとする有線ネットワーク向パケットを生成して有線ネットワーク側に送信する。ここでゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はノード１０からのメッセージを無線インタフェース経由で受信しているので、各ノードが送信する経路検索メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は１増加させ、ｈ＝１とする。
【００３６】
ノード２０及びノード３０が送信した経路検索メッセージは、それぞれノード１０とノード３０とノード４０、及びノード１０とノード２０が受信する。ノード１０は、いずれのメッセージについても、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでに送信したメッセージ識別番号と一致、及び受信したメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝１が送信済メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（６）。同様に、ノード２０が送信した経路検索メッセージを受信したノード３０及びノード３０が送信した経路検索メッセージを受信したノード２０は、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでにノード１０から受信済のメッセージ識別番号と一致、及びメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝１が、ノード１０から受信済のメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（７）。
【００３７】
一方、ノード４０では初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える。更にノード４０は自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（８）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして、経路検索メッセージをブロードキャストする（９）。この時メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は１増加させる（ｈ＝２）。
【００３８】
ノード４０が送信した経路検索メッセージを受信したノード２０は、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでにノード１０から受信済のメッセージ識別番号と一致、及びメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝２が、ノード１０から受信済のメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（１０）。
また、ノード４０が送信した経路検索メッセージを受信したノード５０は、初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、そのメッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える。更に、ノード５０はその経路検索メッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し、経路応答メッセージを返す。経路応答メッセージは図８に示すように、無線リンク経由ホップ数（ここではｈ＝０）が図１１に対し付加され図１１と同様に経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表に加えた「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を用いて（１１）、ノード４０へユニキャストで転送する（１２）。
【００３９】
ノード４０はその経路応答メッセージを受信して、ノード５０へは直接通信可能であることを経路表に加える。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を用いて（１３）、経路応答メッセージをノード２０へ送信する（１４）。送信する経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は、受信したその経路応答メッセージ中の値に１を加えｈ＝１とされる。
【００４０】
ノード２０はこれを受信して、ノード４０へは直接通信可能、及び経路応答元宛のパケットはその経路応答メッセージの送信元へ送れば良い、すなわち「ノード５０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて（１５）、経路応答メッセージをノード１０に転送する（１６）。この経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は、受信した経路応答メッセージ中の値に１を加えｈ＝２となる。
【００４１】
最後にノード１０がこのメッセージを受け取り、ノード２０へは直接通信可能なこと、及び「ノード５０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える（１７）。更に、この経路では、受信した経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数に１を加算した、３ホップで到達可能なことを記憶しておく。この状態で、ノード１０とノード５０、及びその経路上のノード２０とノード４０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間でパケットの送受信が可能となり、従来方式の場合と同様、図１２に示したようなパケット転送経路２００が構築されている。
【００４２】
一方ゲートウェイノード１１０が送信した経路検索メッセージは、ノード１０及びゲートウェイノード１２０が受信する（５）。ノード１０は、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでに送信したメッセージ識別番号と一致、及び受信したメッセージ中の無線リンクのホップ数ｈ＝１が送信済メッセージ中のホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（６）。ゲートウェイノード１２０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、経路検索元宛のパケットはその経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットは有線ネットワーク経由でゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報を経路表へ加える。次に自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（１８）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インターフェース経由で送信する（１９）。またノード１０からの経路検索メッセージは有線インターフェース経由で受信しているため、送信する経路検索メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は変更しない、この例ではｈ＝１のままとする。
【００４３】
ゲートウェイノード１２０が送信した経路検索メッセージを受信したノード５０は、受信したメッセージ識別番号は既にノード４０から受信済の経路検索メッセージと同一であるが、ゲートウェイノード１２０から受信したメッセージ中の無線リンク経由ホップ数（ｈ＝１）が、ノード１０から受信済のメッセージ中の無線リンク経由ホップ数（ｈ＝２）より小さいことを確認し、この経路検索メッセージに応答することを決定する。すなわち、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、そのメッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報で経路表を更新する。更に、ノード５０はその経路検索メッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し（２０）、経路応答メッセージを返す（２１）。経路応答メッセージは図８に示した通り、無線リンク経由ホップ数（ｈ＝０）と、経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表で更新した、「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報を用いてゲートウェイノード１２０へユニキャストで転送する（２１）。
【００４４】
この経路応答メッセージを受信したゲートウェイノード１２０は、ノード５０へは直接通信可能なことを経路表に加える。更に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど（１８）で加えた「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を用いて（２２）経路応答メッセージを送信する（２３）。送信する経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈは、受信したその経路応答メッセージ中の値ｈ＝０に１を加え、ｈ＝１とする。
【００４５】
ゲートウェイノード１１０はこの経路応答メッセージを受け取り、「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を経路表に加える。次に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど加えた、「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて（２４）、ノード１０へ経路応答メッセージを送信する（２５）。なお、その経路応答メッセージは有線インターフェース経由で受信したので、送信する経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈは変更しない、この例ではｈ＝１のままとする。
【００４６】
ノード１０はその経路応答メッセージを受け取り、ゲートウェイノード１１０へは直接通信可能という情報を経路表に加える。更に、受信したその経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝１と、現在経路表に存在する「ノード５０宛のパケットはノード２０へ転送する」及びこの経路は３ホップで到達可能、という情報を参照して、ノード１０から受信した経路情報を利用した方が無線リンク経由ホップ数が小さいことを知る。そこで、「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報で経路表を更新することにより（２６）、ノード１０とノード５０及びその経路上のゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間で、図１に示したような経路２１０でパケットの送受信が可能となる。図１に示した経路は経由する無線リンクのホップ数が２であり、その前に検索されていた図１２に示した経路の経由する無線リンクのホップ数３に比べて小さい。
【００４７】
なおこの例では、いずれの実施例でも経路検索メッセージが経路検索宛先アドレスへ到達するまで、経路検索メッセージがブロードキャストで送信されたが、途中のいずれかのノードで経路検索宛先までの情報が経路表にあれば、そのノードが経路要求元まで経路応答を返すとともに、経路検索要求メッセージを経路検索宛先までユニキャストで送信しても良い。
また、この例では「経路情報を構築するための処理」を「経路検索メッセージや経路応答メッセージを受けたノードが自ノードの経路表を書き換える」こととしたが、「経路検索メッセージ及び経路応答メッセージ中に、それぞれ経路検索メッセージ及び経路応答メッセージが経由したノードのアドレスを付加する」ことを「経路情報を構築するための処理」とすることも可能である。この場合、経路検索宛先ノード及び経路検索元ノードで経路情報の全体を把握することとなる。
【００４８】
次にこの発明方法と従来方法との評価を行う。
図１３に示すような、Ｎ×Ｎ個の無線ノードＷＮが格子状に無線マルチホップ接続されたネットワークモデルにおけるノード間の通信について、無線リンクのみを利用して行う従来方法とこの発明方法の評価を行う。
ここで、四隅のノードは有線ネットワーク１００と直接接続されたゲートウェイノードＧＷＮであるとし、有線ネットワーク１００における各ＧＷＮ間の転送は、１無線リンクのホップ相当で全て同一とする。また、ＧＷＮ及び各ＷＮは、互いに上下左右のＷＮとのみ無線リンクで直接通信可能とし、これらの無線リンクが通信できない確率はｐｗ とする。
【００４９】
このモデルにおいてＮを変化させた時に、ＷＮあるいはＧＷＮを二つランダムに選び、それらの間でのルート構築をシミュレートした。なお、ｐｗ ＝０．１とした。
図１４はルートのホップ数ｈの平均値を示している。この発明の方法では有線及び無線経由のうちで最適なルートを選択できるため、無線リンクのみを常に使う従来方法に比べてホップ数を削減することが可能となった。経由する無線リンクの削減は、無線ネットワーク全体のスループット向上を果たす。
【００５０】
図１５は２点間のルート構築に失敗する確率を示している。従来方法ではネットワークが小さい時に代替ルートが構築できず、ルート構築に失敗する確率が大きいが、この発明方法は有線経由で代替ルートを確保できるため、ネットワークの規模によらずルート構築失敗率を抑えることが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、有線ネットワークを経由した経路も検索対象に含めてノード間の経路を検索することが可能となる。
また、あらかじめ無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能なゲートウェイノードを把握しておき、把握したゲートウェイノードのみへ有線ネットワーク経由で経路検索メッセージを転送することにより、有線ネットワークへ経路検索メッセージをブロードキャストして有線ネットワーク内にメッセージを氾濫させることなく、有線ネットワーク経由の経路を効率的に検索可能となる。
【００５２】
一般に無線ネットワークにおけるリンクは有線ネットワークにおけるリンクよりも、帯域が狭い、遅延が大きい、信頼性が低いなどの特徴を有しており、更にこのような無線リンクを複数経由する無線マルチホップ経路は、各無線リンクの遅延が累積されて増大したり、「経路全体に障害の発生しない確率」が「各無線リンクで障害が発生しない確率の積」となって低下する、などの特徴を持つ。よってノード間の経路については、もし有線ネットワークを経由することにより経由する無線リンクのホップ数を削減することが可能であれば、そのような経路を選択するのが望ましい。
【００５３】
したがってこの発明は、有線ネットワークと複数のノードで接続された無線ネットワークに属する無線ノード間で経路を検索する際に、有線ネットワークを経由した経路を含めて、無線リンクでのホップ数の少ない経路を効率的に検索したい場合に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２におけるネットワーク構成において、この発明による検索結果のパケット転送経路の例を示す図。
【図２】この発明の実施例が適用される、また従来方法が適用されるネットワークの構成の例を示す図。
【図３】図２におけるネットワーク構成において、この発明におけるノード及びゲートウェイノードの接続性把握のシーケンスの例の一部を示す図。
【図４】図３の続きを示す図。
【図５】図２におけるネットワーク構成において、この発明の第一の実施例におけるノード間の経路検索シーケンスの例を示す図。
【図６】図２におけるネットワーク構成において、この発明の第２の実施例におけるノード間の経路検索シーケンスの例を示す図。
【図７】この発明の第２の実施例における経路検索メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図８】この発明の第２の実施例における経路応答メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図９】図２におけるネットワーク構成において、従来法によるノード間の経路検索シーケンスの例を示す図。
【図１０】経路検索メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図１１】経路応答メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図１２】図２におけるネットワーク構成において、従来法による検索結果のパケット転送経路の例を示す図。
【図１３】この発明方法及び従来方法の評価に用いたネットワークのモデルを示す図。
【図１４】ネットワークの一辺のノード数に対する平均ホップ数を示す図。
【図１５】ネットワークの一辺のノード数に対するルート構築失敗率を示す図。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のノードを経由してパケットの送受信が可能なノード間の通信に際して、パケットを転送する経路の検索方法に関し、特に複数のノードが有線ネットワークを介しても通信可能な場合の、無線ネットワークにおけるパケット転送経路検索方法及び無線ノードのゲートウェイノードとの通信可能性調査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来無線ネットワーク内での経路検索に関しては、有線ネットワークとの接続を考慮せずに無線ネットワーク内のみを対象として行っていた。また検索の方法に関しては、ある宛先までの経路を検索しようとするノードが、無線ネットワーク内に経路検索メッセージをブロードキャストし、この経路検索メッセージを受けた複数のノードが更に経路検索メッセージをブロードキャストし、これを繰り返すことにより経路検索メッセージが無線ネットワーク内に広まり、経路検索メッセージを受けたノードのうち、経路の宛先ノード、あるいは宛先までの経路に関する情報を持っているノードが、そのことを前記経路検索メッセージの発信元へ返すことにより、無線リンクをマルチホップで経由した経路を検索する方法が提案されてきた。
【０００３】
例えば「Ｅｌｉｚａｂｅｔｈ Ｍ． Ｒｏｙｅｒ ａｎｄ Ｃｈａｉ−Ｋｅｏｎｇ Ｔｏｈ 著、 ”Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｆｏｒ Ａｄ Ｈｏｃ Ｍｏｂｉｌｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”， ｉｎ ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， ｐｐ．４６−５５， １９９９ 」の４８頁で紹介されているＡＯＤＶ（ＡｄＨｏｃ Ｏｎ−Ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｒｏｕｔｉｎｇ）では、経路検索メッセージを無線ネットワーク内にブロードキャストし、宛先ノードや途中のノードから経路検索の送信元に、経路応答メッセージが返送される際に、経由するノードで経路表の書き換えという経路情報を構築するための処理を行うことにより、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路の検索が実行される。以下図を用いて、このような従来の経路検索方法について説明する。
【０００４】
図２は従来の無線ネットワークにおける経路検索方法が適用されるネットワーク構成の例を示し、ノード１０と、ノード２０と、ノード３０と、ノード４０と、ノード５０及びゲートウェイノード１１０と１２０から構成され、ノード１０はゲートウェイノード１１０、ノード２０、及びノード３０と、ノード２０はノード１０、ノード３０、及びノード４０と、ノード３０はノード１０及びノード２０と、ノード４０はノード２０及びノード５０と、ノード５０はゲートウェイノード１２０及びノード４０と、それぞれ無線リンクで通信可能である。また、ゲートウェイノード１１０は無線リンクでノード１０と、及び有線ネットワーク１００経由でゲートウェイノード１２０と、ゲートウェイノード１２０は無線リンクでノード５０と、及び有線ネットワーク１００経由でゲートウェイノード１１０と、それぞれ通信可能である。この時の経路検索動作を図９を用いて説明する。
【０００５】
図９は、図２に於けるノード１０がノード５０への経路を検索する場合のメッセージシーケンスの例を示している。まず、ノード１０で経路検索要求が発生すると（１）、経路検索メッセージをブロードキャストする（２）。経路検索メッセージのヘッダあるいはボディ中には、図１０に示すように、メッセージの送信元であるノード１０のアドレス、メッセージの受信先であるブロードキャストアドレス、経路検索元であるノード１０のアドレス、経路検索宛先であるノード５０のアドレス、及び経路検索元であるノード１０で割り当てるメッセージの識別番号が含まれる。
【０００６】
この経路検索メッセージを受けとったゲートウェイノード１１０、ノード２０、及びノード３０はそれぞれメッセージの受信先アドレスを確認し、これがブロードキャストアドレスであるので経路情報を構築するための処理、すなわちこの例では、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いという情報を経路表に加えるという処理、を行う（３）。更にゲートウェイノード１１０、ノード２０、及びノード３０はそれぞれ自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（４）。ここでは全てのノードで検索に失敗したものとする。そこで送信先が不明なため、ゲートウエイノード１１０、ノード２０、及びノード３０では経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インタフェース経由で送信する（５）。
【０００７】
ゲートウェイノード１１０が送信した経路検索メッセージはノード１０のみが受信するが、ノード１０はメッセージ中のメッセージ識別番号を確認し、すでに送信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視する（６）。
ノード２０が送信した経路検索メッセージはノード１０、ノード３０、及びノード４０が受信する。ノード１０とノード３０はメッセージ識別番号の確認により、既に送信あるいは受信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視するが、ノード４０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える（７）。更にノード４０は自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（８）。この例では検索に失敗したものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして、経路検索メッセージをブロードキャストする（９）。
【０００８】
一方、ノード３０が送信した経路検索メッセージはノード１０及びノード２０で受信されるが、いずれもメッセージ識別番号の確認により、既に送信あるいは受信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視する。
次にノード４０が送信した経路検索メッセージはノード２０、及びノード５０が受信する。ノード２０はメッセージ識別番号の確認により、既に受信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージを無視する（１０）。ノード５０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える（１１）。更に、ノード５０はメッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し、経路応答メッセージを返す（１３）。経路応答メッセージは図１１に示す通り、経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表に加えられた、「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を用いて、ノード４０へ転送される（１２），（１３）。なお、このメッセージは経路検索のようにブロードキャストではなく、ノード４０宛のユニキャストとして送信されるため、ゲートウェイノード１２０が受信処理することはない。
【０００９】
ノード４０はその経路応答メッセージを受信して、ノード５０へは直接通信可能であることを経路表に加える（１４）。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を用いて、経路応答メッセージをノード２０へ転送する（１５）。
ノード２０はこれを受信して、ノード４０へは直接通信可能、及び経路応答元宛のパケットはその経路応答メッセージの送信元へ送れば良い、すなわち「ノード５０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える（１６）。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて経路応答メッセージをノード１０に転送する（１７）。
【００１０】
最後にノード１０がこのメッセージを受け取り、ノード２０へは直接通信可能なこと、及び「ノード５０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加えることにより（１８）、ノード１０とノード５０、及びその経路上のノード２０とノード４０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間でパケットの送受信が可能となる。この結果、図１２に示すようなパケット転送経路２００が構築される。
【００１１】
また、経路検索メッセージを受けた各ノードは、自ノードが経路検索宛先に一致しなくても、経路検索宛先までの情報が経路表にあれば、経路応答メッセージを返送しても良い。
このように、各ノードが経路検索メッセージを受信した場合に、経路応答が可能であればこれを経路検索元に返送し、そうでなければ経路検索をブロードキャストすることにより、無線ネットワーク内のノードを経由する経路を検索することが可能である。
【００１２】
なお、無線ネットワーク内でのルーティングについては、特開平８−９７８２１が公開されており、上に述べたＡＯＤＶと同様にパケットの転送経路を検索して無線端末間でパケット転送を行うことにより、有線ＬＡＮを施設する場合に比べて費用を削減可能としている。しかし、無線ネットワーク内のノードを経由する経路の検索を対象としており、有線ネットワークを経由した経路は探索対象に含まれない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の方式ではノード間の経路を検索する際に、経路検索を無線ネットワーク内にブロードキャストし、経路応答が経路検索の送信元に返ることにより、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路の検索が可能であった。よって、いくつかのノードがゲートウェイノードであり、ゲートウェイノードが有線経由で接続されている場合にも、無線ネットワーク内のノードのみを経由する経路しか検索できなかった。
【００１４】
この発明の目的は、このような従来の課題を解決し、有線を経由した無線ネットワーク外の経路も含めて、ノード間の経路を検索することを可能にするパケット転送経路検索方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明における経路検索方法においては、有線経由でも経路検索メッセージをゲートウェイノード間で転送することにより、有線経由の経路も検索対象とすることを特徴とする。ゲートウェイノードが有線経由で経路検索メッセージを受け、もし経路応答を返送可能であれば送信元のゲートウェイノードへ有線経由で返送する。経路応答を返送不可能であり、かつそのメッセージ識別番号が既に受信あるいは送信したメッセージと一致しないならば、無線ネットワーク内に経路検索メッセージをブロードキャストする。これにより、有線経由の経路も含めた経路検索が可能となる点が、従来技術とは異なる。
【００１６】
また、無線ネットワーク内の各ノードが例えば立ち上げ時などに、各ゲートウェイノードとの接続性を調査し、その情報をゲートウェイノードへ通知することにより、各ゲートウェイノードは、無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能な他のゲートウェイノードを把握することが可能となり、経路検索メッセージを無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能なゲートウェイノードのみへ転送することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
図２はこの発明の無線ネットワークにおける経路検索方法に係る一実施例が適用されるネットワークの構成例を示す。このネットワーク構成は、従来の技術の項で説明したから重複説明は省略する。
無線ネットワーク内の各ノードが、例えば立ち上げ時などに、各ゲートウェイノードとの接続性を調査し、その情報をゲートウェイノードへ通知する。この接続性を調査してその情報をゲートウェイノードに通知する動作を具体的に説明する。
【００１８】
図３及び図４は図２におけるノード１０、ノード２０、ノード３０、ノード４０、及びノード５０の立ち上げ時に接続性を把握し、ゲートウェイノード１１０及び１２０へ通知する際のメッセージシーケンスの例を示す。
まず、ノード１０及びノード５０が立ち上がると（１）、それぞれ接続性調査メッセージをブロードキャストする（２）。これらのメッセージはゲートウェイノード１１０あるいはゲートウェイノード１２０がそれぞれ受信する。受信したゲートウェイノードは自分のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージをそれぞれノード１０あるいはノード５０へ返送する（３）。ノード１０及びノード５０はそれぞれ接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１１０、あるいはゲートウェイノード１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（４）、接続性情報として把握したゲートウェイノードのアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（５）。これらのメッセージを受信したゲートウェイノード１１０あるいはゲートウェイノード１２０はそれぞれ受信したメッセージ中に含まれるのが自分のアドレスのみであることを確認し、これらのメッセージを無視する（６）。
【００１９】
次にノード４０が立ち上がると（７）、接続性調査メッセージをブロードキャストする（８）。このメッセージはノード５０のみが受信する。ノード５０は立ち上げ時に把握したゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージをノード４０へ返送する（９）。ノード４０は接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（１０）、接続性情報として把握したゲートウェイノード１２０のアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（１１）。その接続性通知メッセージを受信したノード５０は受信したメッセージ中には自分が把握しているゲートウェイノード１２０のアドレスが含まれるのみなので、このメッセージを無視する（１２）。
【００２０】
次にノード２０が立ち上がると（１３）、接続性調査メッセージをブロードキャストする（１４）。このメッセージはノード１０及びノード４０が受信する。ノード１０あるいはノード４０はそれぞれ接続性情報として把握しているゲートウェイノード１１０あるいはゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージを、それぞれノード２０へ返送する（１５）。ノード２０は二つの接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１１０及び１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（１６）、接続性情報として把握したゲートウェイノード１１０及び１２０のアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（１７）。このメッセージを受信したノード１０及びノード４０は、それぞれ受信したメッセージ中に自分が把握していないゲートウェイノード１２０（ノード１０では）、あるいはゲートウェイノード１１０（ノード４０では）のアドレスが含まれていることを確認し、それらのゲートウェイと接続性が生じたという接続情報を更新し（１８）、ゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（１９）。
【００２１】
ノード１０及びノード４０が送信した接続性通知メッセージは、それぞれノード２０とゲートウェイノード１１０、あるいはノード２０とノード５０が受信する。ノード２０は接続性応答メッセージ（１５）にもとづく接続情報更新（１６）により、どちらのメッセージ中のゲートウェイノード１１０，１２０のアドレスも既知なので、これらのメッセージを無視する（２０）。ゲートウェイノード１１０は接続性通知メッセージ中のアドレスに、自分のアドレス以外でかつ自分が接続性を把握していないゲートウェイノード１２０のアドレスがあるため、ゲートウェイノード１２０と接続性が生じたという接続情報を更新し（２１）、接続情報として把握したゲートウェイノード１２０及び自分のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（２２）。この接続性通知メッセージを受信したノード１０はメッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが全て既知なので、このメッセージを無視する（２３）。
【００２２】
一方ノード４０が送信した接続性通知メッセージを受信したノード５０は、メッセージ中に自分が接続性を把握していない、ゲートウェイノード１１０のアドレスがあるため、ゲートウェイノード１１０との接続性が生じたという接続情報を更新し（２４）、接続情報として把握したゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（２５）。
【００２３】
ノード５０が送信した接続性通知メッセージは、ノード４０とゲートウェイノード１２０が受信する。ノード４０はメッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが既知なので、このメッセージを無視する（２６）。ゲートウェイノード１２０は接続性通知メッセージ中のアドレスに、自分のアドレス以外でかつ自分が接続性を把握していないゲートウェイノード１１０のアドレスがあるため、ゲートウェイノード１１０と接続性が生じたという接続情報を更新し（２７）、接続情報として把握したゲートウェイノード１１０及び自分のアドレス情報を含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（２８）。この接続性通知メッセージを受信したノード５０はメッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが全て既知なので、このメッセージを無視する（２９）。
【００２４】
最後にノード３０が立ち上がると（３０）、接続性調査メッセージをブロードキャストする（３１）。このメッセージはノード１０及びノード２０が受信する。ノード１０及びノード２０はそれぞれ自分が把握しているゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０のアドレス情報を含めた接続性応答メッセージをノード３０へ返送する（３２）。ノード３０は二つの接続性応答メッセージを受信し、他のメッセージを受信しないことを確認するために一定時間待機してから、ゲートウェイノード１１０及び１２０との接続性が生じたという接続情報を更新し（３３）、接続性情報として把握したゲートウェイノード１１０及び１２０のアドレスを含めた接続性通知メッセージをブロードキャストする（３４）。このメッセージを受信したノード１０及びノード２０は、メッセージ中のゲートウェイノードのアドレスが既知なので、このメッセージを無視する（３５）。
【００２５】
このようにして、ゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０はそれぞれ互いに無線ネットワークで接続されたことを認識し、互いのアドレス情報を獲得する。これにより、例えばゲートウェイノード１１０が有線ネットワーク１００を経由して経路検索メッセージを送信する必要が生じた場合には、ゲートウェイノード１２０のみへ転送すれば良い。
図５は図２におけるノード１０がノード５０への経路を検索する場合に、経路検索メッセージの到着が早い経路を最適経路とする場合のメッセージシーケンスの例を示す。まず、ノード１０で経路検索要求が発生すると（１）、経路検索メッセージをブロードキャストする（２）、経路検索メッセージのヘッダあるいはボディ中には、図１０に示した通り、メッセージの送信元であるノード１０のアドレス、メッセージの受信先であるブロードキャストアドレス、経路検索元であるノード１０のアドレス、経路検索宛先であるノード５０のアドレス、及び経路検索元であるノード１０で割り当てるメッセージの識別番号が含まれる。
【００２６】
このメッセージを受けとったゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれメッセージの受信先アドレスを確認し、これがブロードキャストアドレスであるので経路情報を構築するための処理、すなわちこの例では、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、この経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いという情報を経路表に加えるという処理を行う（３）。更にゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれ自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（４）。この例では全てのノードで検索に失敗したものとする。そこで送信先が不明なため、各ノード１１０，２０，３０では経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インタフェース経由で送信する（５）。ただし、ゲートウェイノード１１０が送信した経路検索メッセージを受信した無線ノード１０は、メッセージ中のメッセージ識別番号を確認し、すでに送信したメッセージ識別番号と一致するためこのメッセージは無視する（６）。更にゲートウェイノード１１０では、自分がアドレスを知っている他のゲートウェイノードに経路検索メッセージを転送する。この例ではゲートウェイノード１２０に対して経路検索メッセージを転送する。このメッセージはユニキャストで有線ネットワーク１００を経由して送信される。すなわち、図１０におけるメッセージ送信元アドレスにゲートウェイノード１１０のアドレスを、メッセージ受信先アドレスにゲートウェイノード１２０のアドレスを、それぞれ指定し、前記経路検索メッセージ全体を新たにメッセージのボディとする有線ネットワーク向パケットを生成して有線ネットワーク１００側に送信する。
【００２７】
この経路検索メッセージを受けとったゲートウェイノード１２０は、経路検索元宛のパケットはその経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットは有線ネットワーク経由でゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報を経路表へ加える（７）。次に自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（８）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インタフェース経由で送信する（９）。
【００２８】
ノード５０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、そのメッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報を経路表に加える（１０）。更に、ノード５０はこの経路検索メッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し、経路応答メッセージを返送する。経路応答メッセージは図１１に示す通り、経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表に加えた、「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報を用いて（１１）、ゲートウェイノード１２０へユニキャストで転送する（１２）。
【００２９】
一方、ノード２０及びノード３０が送信した経路検索メッセージは、それぞれノード１０とノード３０とノード４０、あるいはノード１０とノード２０がそれぞれ受信するが、この例ではノード４０が受信したメッセージ以外は既に送信あるいは受信済みの経路検索メッセージとメッセージ識別番号が一致するため無視される（６）。一方、ノード４０では初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える（１３）。更にノード４０は自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（１４）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして、経路検索メッセージをブロードキャストする（１５）。
【００３０】
ノード４０が送信した経路検索メッセージはノード２０及びノード５０が受信するが、この例ではメッセージ識別番号の確認により、どちらのメッセージも既に受信済の経路検索メッセージとメッセージ識別番号が一致するため無視される（１６）。
次にノード５０が送信した経路応答メッセージを受信したゲートウェイノード１２０は、ノード５０へは直接通信可能なことを経路表に加える（１７）。更に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど（７）で加えた「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を用いて（１８）、経路応答メッセージを送信する（１９）。
【００３１】
ゲートウェイノード１１０は経路応答メッセージを受け取り、「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を経路表に加える（２０）。次に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど（３）で加えた、「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて（２１）、ノード１０へ経路応答メッセージを送信する（２２）。
【００３２】
ノード１０はこの経路応答メッセージを受け取り、ゲートウェイノード１１０へは直接通信可能なこと、及び「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報を経路表に加えることにより（２３）、ノード１０とノード５０及びその経路上のゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間でパケットの送受信が可能となる。
【００３３】
図１はこの結果検索されたパケット転送経路の例を示している。図１に示す通り、この発明の実施例では、ノード１０とノード５０の間でパケットを送信する際に、ノード２０とノード４０を経由したパケット転送経路だけではなく、ゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０を経由したパケット転送経路２１０も検索対象となる。
上述では経路検索宛先アドレスが示すノードでは、先に受信した経路検索メッセージのみに対して経路応答メッセージを返送したが、それら全てに対して応答を返送したり、メッセージ中に経由したノードの数などの他の情報を含め、これらの情報を用いてどの経路検索メッセージに応答するかを判断したりすることも可能である。
【００３４】
以下にその例を説明する。図６は図２におけるノード１０がノード５０への経路を検索する場合に、経由する無線リンクのホップ数に基づいて最適経路を決定する場合のメッセージシーケンスの例を示している。まず、ノード１０で経路検索要求が発生すると（１）、経路検索メッセージをブロードキャストする（２）。経路検索メッセージのヘッダあるいはボディ中には、図７に示す通り、これまでに経由した無線リンクのホップ数（この場合はｈ＝０）を図１０に示した場合に加える他は図１０の場合と同様に、メッセージの送信元であるノード１０のアドレス、メッセージの受信先であるブロードキャストアドレス、経路検索元であるノード１０のアドレス、経路検索宛先であるノード５０のアドレス、及び経路検索元であるノード１０で割り当てるメッセージの識別番号が含まれる。
【００３５】
このメッセージを受けとったゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれメッセージの受信先アドレスを確認し、これがブロードキャストアドレスであるので経路情報を構築するための処理、すなわちこの例では、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いという情報を経路表に加えるという処理、すなわち「ノード１０へは直接通信可能」という情報を経路表に加える処理を行う。更にゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はそれぞれ自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（３）。この例では全てのノードで検索に失敗したものとする。そこで送信先が不明なため、各ノードでは経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インターフェース経由で送信する（４）。更にゲートウェイノード１１０では、自分がアドレスを知っている他のゲートウェイノードに経路検索メッセージを転送する。この例ではゲートウェイノード１２０に対して経路検索メッセージを転送する（５）。このメッセージはユニキャストで有線ネットワーク１００を経由して送信される。すなわち、図７におけるメッセージ送信元アドレスにゲートウェイノード１１０のアドレスを、メッセージ受信先アドレスにゲートウェイノード１２０のアドレスをそれぞれ指定し、前記経路検索メッセージ全体を新たにメッセージのボディとする有線ネットワーク向パケットを生成して有線ネットワーク側に送信する。ここでゲートウェイノード１１０、ノード２０及びノード３０はノード１０からのメッセージを無線インタフェース経由で受信しているので、各ノードが送信する経路検索メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は１増加させ、ｈ＝１とする。
【００３６】
ノード２０及びノード３０が送信した経路検索メッセージは、それぞれノード１０とノード３０とノード４０、及びノード１０とノード２０が受信する。ノード１０は、いずれのメッセージについても、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでに送信したメッセージ識別番号と一致、及び受信したメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝１が送信済メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（６）。同様に、ノード２０が送信した経路検索メッセージを受信したノード３０及びノード３０が送信した経路検索メッセージを受信したノード２０は、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでにノード１０から受信済のメッセージ識別番号と一致、及びメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝１が、ノード１０から受信済のメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（７）。
【００３７】
一方、ノード４０では初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、その経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える。更にノード４０は自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（８）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして、経路検索メッセージをブロードキャストする（９）。この時メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は１増加させる（ｈ＝２）。
【００３８】
ノード４０が送信した経路検索メッセージを受信したノード２０は、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでにノード１０から受信済のメッセージ識別番号と一致、及びメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝２が、ノード１０から受信済のメッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（１０）。
また、ノード４０が送信した経路検索メッセージを受信したノード５０は、初めて受信するメッセージ識別番号のため、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、そのメッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える。更に、ノード５０はその経路検索メッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し、経路応答メッセージを返す。経路応答メッセージは図８に示すように、無線リンク経由ホップ数（ここではｈ＝０）が図１１に対し付加され図１１と同様に経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表に加えた「ノード１０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を用いて（１１）、ノード４０へユニキャストで転送する（１２）。
【００３９】
ノード４０はその経路応答メッセージを受信して、ノード５０へは直接通信可能であることを経路表に加える。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を用いて（１３）、経路応答メッセージをノード２０へ送信する（１４）。送信する経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は、受信したその経路応答メッセージ中の値に１を加えｈ＝１とされる。
【００４０】
ノード２０はこれを受信して、ノード４０へは直接通信可能、及び経路応答元宛のパケットはその経路応答メッセージの送信元へ送れば良い、すなわち「ノード５０宛のパケットはノード４０へ転送する」という情報を経路表に加える。更に経路表に先ほど加えた「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて（１５）、経路応答メッセージをノード１０に転送する（１６）。この経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は、受信した経路応答メッセージ中の値に１を加えｈ＝２となる。
【００４１】
最後にノード１０がこのメッセージを受け取り、ノード２０へは直接通信可能なこと、及び「ノード５０宛のパケットはノード２０へ転送する」という情報を経路表に加える（１７）。更に、この経路では、受信した経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数に１を加算した、３ホップで到達可能なことを記憶しておく。この状態で、ノード１０とノード５０、及びその経路上のノード２０とノード４０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間でパケットの送受信が可能となり、従来方式の場合と同様、図１２に示したようなパケット転送経路２００が構築されている。
【００４２】
一方ゲートウェイノード１１０が送信した経路検索メッセージは、ノード１０及びゲートウェイノード１２０が受信する（５）。ノード１０は、メッセージ中のメッセージ識別番号がすでに送信したメッセージ識別番号と一致、及び受信したメッセージ中の無線リンクのホップ数ｈ＝１が送信済メッセージ中のホップ数ｈ＝０以上であることを確認して、このメッセージを無視する（６）。ゲートウェイノード１２０は初めて受信するメッセージ識別番号のため、経路検索元宛のパケットはその経路検索メッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットは有線ネットワーク経由でゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報を経路表へ加える。次に自ノードの経路表から、経路検索メッセージ中の経路検索宛先アドレスへの経路情報を検索する（１８）。この例では検索に失敗するものとし、送信先が不明なため、経路検索メッセージの受信先アドレスをブロードキャストアドレスとして経路検索メッセージを無線インターフェース経由で送信する（１９）。またノード１０からの経路検索メッセージは有線インターフェース経由で受信しているため、送信する経路検索メッセージ中の無線リンク経由ホップ数は変更しない、この例ではｈ＝１のままとする。
【００４３】
ゲートウェイノード１２０が送信した経路検索メッセージを受信したノード５０は、受信したメッセージ識別番号は既にノード４０から受信済の経路検索メッセージと同一であるが、ゲートウェイノード１２０から受信したメッセージ中の無線リンク経由ホップ数（ｈ＝１）が、ノード１０から受信済のメッセージ中の無線リンク経由ホップ数（ｈ＝２）より小さいことを確認し、この経路検索メッセージに応答することを決定する。すなわち、メッセージ中の送信元アドレスへは直接通信可能なこと、及び経路検索元宛のパケットは、そのメッセージの送信元へ送信すれば良いこと、すなわち「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報で経路表を更新する。更に、ノード５０はその経路検索メッセージ中の経路検索宛先が自ノードを示していることを確認し（２０）、経路応答メッセージを返す（２１）。経路応答メッセージは図８に示した通り、無線リンク経由ホップ数（ｈ＝０）と、経路応答元であるノード５０のアドレスと、経路応答宛先であるノード１０のアドレスを含み、経路応答宛先であるノード１０へ返送するため、先ほど経路表で更新した、「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ転送する」という情報を用いてゲートウェイノード１２０へユニキャストで転送する（２１）。
【００４４】
この経路応答メッセージを受信したゲートウェイノード１２０は、ノード５０へは直接通信可能なことを経路表に加える。更に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど（１８）で加えた「ノード１０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を用いて（２２）経路応答メッセージを送信する（２３）。送信する経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈは、受信したその経路応答メッセージ中の値ｈ＝０に１を加え、ｈ＝１とする。
【００４５】
ゲートウェイノード１１０はこの経路応答メッセージを受け取り、「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１２０へ有線ネットワーク経由で転送する」という情報を経路表に加える。次に経路応答宛先であるノード１０へ経路応答メッセージを返送するため、経路表に先ほど加えた、「ノード１０へは直接通信可能」という情報を用いて（２４）、ノード１０へ経路応答メッセージを送信する（２５）。なお、その経路応答メッセージは有線インターフェース経由で受信したので、送信する経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈは変更しない、この例ではｈ＝１のままとする。
【００４６】
ノード１０はその経路応答メッセージを受け取り、ゲートウェイノード１１０へは直接通信可能という情報を経路表に加える。更に、受信したその経路応答メッセージ中の無線リンク経由ホップ数ｈ＝１と、現在経路表に存在する「ノード５０宛のパケットはノード２０へ転送する」及びこの経路は３ホップで到達可能、という情報を参照して、ノード１０から受信した経路情報を利用した方が無線リンク経由ホップ数が小さいことを知る。そこで、「ノード５０宛のパケットはゲートウェイノード１１０へ転送する」という情報で経路表を更新することにより（２６）、ノード１０とノード５０及びその経路上のゲートウェイノード１１０とゲートウェイノード１２０の経路表の情報を用いて、ノード１０とノード５０の間で、図１に示したような経路２１０でパケットの送受信が可能となる。図１に示した経路は経由する無線リンクのホップ数が２であり、その前に検索されていた図１２に示した経路の経由する無線リンクのホップ数３に比べて小さい。
【００４７】
なおこの例では、いずれの実施例でも経路検索メッセージが経路検索宛先アドレスへ到達するまで、経路検索メッセージがブロードキャストで送信されたが、途中のいずれかのノードで経路検索宛先までの情報が経路表にあれば、そのノードが経路要求元まで経路応答を返すとともに、経路検索要求メッセージを経路検索宛先までユニキャストで送信しても良い。
また、この例では「経路情報を構築するための処理」を「経路検索メッセージや経路応答メッセージを受けたノードが自ノードの経路表を書き換える」こととしたが、「経路検索メッセージ及び経路応答メッセージ中に、それぞれ経路検索メッセージ及び経路応答メッセージが経由したノードのアドレスを付加する」ことを「経路情報を構築するための処理」とすることも可能である。この場合、経路検索宛先ノード及び経路検索元ノードで経路情報の全体を把握することとなる。
【００４８】
次にこの発明方法と従来方法との評価を行う。
図１３に示すような、Ｎ×Ｎ個の無線ノードＷＮが格子状に無線マルチホップ接続されたネットワークモデルにおけるノード間の通信について、無線リンクのみを利用して行う従来方法とこの発明方法の評価を行う。
ここで、四隅のノードは有線ネットワーク１００と直接接続されたゲートウェイノードＧＷＮであるとし、有線ネットワーク１００における各ＧＷＮ間の転送は、１無線リンクのホップ相当で全て同一とする。また、ＧＷＮ及び各ＷＮは、互いに上下左右のＷＮとのみ無線リンクで直接通信可能とし、これらの無線リンクが通信できない確率はｐｗ とする。
【００４９】
このモデルにおいてＮを変化させた時に、ＷＮあるいはＧＷＮを二つランダムに選び、それらの間でのルート構築をシミュレートした。なお、ｐｗ ＝０．１とした。
図１４はルートのホップ数ｈの平均値を示している。この発明の方法では有線及び無線経由のうちで最適なルートを選択できるため、無線リンクのみを常に使う従来方法に比べてホップ数を削減することが可能となった。経由する無線リンクの削減は、無線ネットワーク全体のスループット向上を果たす。
【００５０】
図１５は２点間のルート構築に失敗する確率を示している。従来方法ではネットワークが小さい時に代替ルートが構築できず、ルート構築に失敗する確率が大きいが、この発明方法は有線経由で代替ルートを確保できるため、ネットワークの規模によらずルート構築失敗率を抑えることが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、有線ネットワークを経由した経路も検索対象に含めてノード間の経路を検索することが可能となる。
また、あらかじめ無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能なゲートウェイノードを把握しておき、把握したゲートウェイノードのみへ有線ネットワーク経由で経路検索メッセージを転送することにより、有線ネットワークへ経路検索メッセージをブロードキャストして有線ネットワーク内にメッセージを氾濫させることなく、有線ネットワーク経由の経路を効率的に検索可能となる。
【００５２】
一般に無線ネットワークにおけるリンクは有線ネットワークにおけるリンクよりも、帯域が狭い、遅延が大きい、信頼性が低いなどの特徴を有しており、更にこのような無線リンクを複数経由する無線マルチホップ経路は、各無線リンクの遅延が累積されて増大したり、「経路全体に障害の発生しない確率」が「各無線リンクで障害が発生しない確率の積」となって低下する、などの特徴を持つ。よってノード間の経路については、もし有線ネットワークを経由することにより経由する無線リンクのホップ数を削減することが可能であれば、そのような経路を選択するのが望ましい。
【００５３】
したがってこの発明は、有線ネットワークと複数のノードで接続された無線ネットワークに属する無線ノード間で経路を検索する際に、有線ネットワークを経由した経路を含めて、無線リンクでのホップ数の少ない経路を効率的に検索したい場合に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２におけるネットワーク構成において、この発明による検索結果のパケット転送経路の例を示す図。
【図２】この発明の実施例が適用される、また従来方法が適用されるネットワークの構成の例を示す図。
【図３】図２におけるネットワーク構成において、この発明におけるノード及びゲートウェイノードの接続性把握のシーケンスの例の一部を示す図。
【図４】図３の続きを示す図。
【図５】図２におけるネットワーク構成において、この発明の第一の実施例におけるノード間の経路検索シーケンスの例を示す図。
【図６】図２におけるネットワーク構成において、この発明の第２の実施例におけるノード間の経路検索シーケンスの例を示す図。
【図７】この発明の第２の実施例における経路検索メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図８】この発明の第２の実施例における経路応答メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図９】図２におけるネットワーク構成において、従来法によるノード間の経路検索シーケンスの例を示す図。
【図１０】経路検索メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図１１】経路応答メッセージのフォーマットの例を示す図。
【図１２】図２におけるネットワーク構成において、従来法による検索結果のパケット転送経路の例を示す図。
【図１３】この発明方法及び従来方法の評価に用いたネットワークのモデルを示す図。
【図１４】ネットワークの一辺のノード数に対する平均ホップ数を示す図。
【図１５】ネットワークの一辺のノード数に対するルート構築失敗率を示す図。
Claims (4)
- 複数のノードから構成され、各ノードは無線インタフェースを通してパケットの送受を行い、また各ノードは他のノード宛のパケットの中継を行い、これらノードのうち複数のノードは有線インタフェースも具備して有線ネットワークとも通信可能なゲートウェイノードであり、これらゲートウェイノード間は有線ネットワーク経由でも通信可能である無線ネットワーク内でのパケット転送経路検索方法において、
無線ネットワーク内のノードのみを経由するパケット転送経路だけでなく、有線ネットワークを経由したパケット転送経路も検索対象とし、
パケットを転送するための経路検索メッセージを無線ネットワーク内にブロードキャストし、その経路検索メッセージが経由するノードで経路情報を構築するための処理を行うことによりパケット転送経路検索を実行し、
そのパケット転送経路検索の実行の際にゲートウェイノードが経路検索メッセージを受信した場合には、その経路検索メッセージを有線ネットワークを介して他のゲートウェイノードへも転送することを特徴とする無線ネットワークにおけるパケット転送経路検索方法。 - 無線ネットワーク内の各ノードが、無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能なゲートウェイノードを調査し、
そのノードがその調査結果を各ゲートウェイノードへ接続性通知メッセージで通知し、
各ゲートウェイノードは、各ノードからの接続性通知メッセージにより、無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能な他のゲートウェイノードを把握しておき、
ゲートウェイノードが有線ネットワークを通して他のゲートウェイノードへ経路検索メッセージを転送する際に、無線ネットワーク内のノードを経由して通信可能なゲートウェイノードのみに経路検索メッセージを転送することを特徴とする請求項１記載の無線ネットワークにおけるパケット転送経路検索方法。 - 経路検索メッセージ中にそのメッセージが経由したノードの数の情報を含め、そのノード数の情報をも参照してパケット転送経路検索を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の無線ネットワークにおけるパケット転送経路検索方法。
- 接続性調査メッセージをブロードキャストし、
接続性応答メッセージ受信し、その接続性応答メッセージ中に自ノードが把握していないゲートウェイノードのアドレスがあるかを調べ、
あればそのゲートウェイノードとの接続性が生じたと接続情報を更新し、
その更新した接続性情報として把握したゲートウェイノードのアドレスを含む接続性通知メッセージをブロードキャストし、
接続性調査メッセージを受信すると、自ノードで把握しているゲートウェイノードのアドレスを含む接続性応答メッセージを応答し、
接続性通知メッセージを受信すると、その中に自ノードが把握していないゲートウェイノードのアドレスがあるかを調べ、
あればそのゲートウェイノードとの接続性が生じたと接続情報を更新し、
その更新した接続性情報として把握したゲートウェイノードのアドレスを含む接続性通知メッセージをブロードキャストする
ことを特徴とする無線ノードのゲートウェイノード調査方法。
Priority Applications (1)
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