JP3844768B2 - 無線端末装置 - Google Patents
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Description
本発明は、無線端末装置に関し、特に、無線機能を有した複数の端末の間でコネクションレス方式にてパケットを送受信することにより通信を行う無線アドホックネットワークでの通信に関するものである。
設備が容易に構築できること、端末装置を移動して通信することができること等の観点より、無線アドホックネットワークによりＬＡＮが構築される。無線アドホックネットワークは、無線機能を有した複数の端末の間でコネクションレス方式にてパケットを送受信することにより通信を行うものである。特に、端末の移動や障害物等により無線経路の切断などが起こり易い無線アドホックネットワークにおいて、音声、動画像などといったマルチメディア通信に関しては安定した通信品質が求められている。
無線アドホックネットワークでは、ルーティングプロトコルに従って、送信先の無線端末装置（端末と略す）までの経路が設定され、経路上の中継端末を経由して送信先の端末にパケットが届けられるようになっている。無線アドホックネットワークでのルーティングプロトコルには、ＡＯＤＶ、ＯＳＲなどの様々なプロトコルが提供されている。無線アドホックネットワークでのルーティングプロトコルは、一定時間間隔でネットワークの経路情報を更新している。通常、経路情報を各端末が通信し合い、新たな経路が発見されると、次端末の経路情報を更新する方式がとられている。経路情報の更新間隔を短くすると、それだけ経路情報のやり取りが多くなり、ネットワークトラヒックが増大することになる。このため、通常更新間隔は、数秒〜数十秒で行われるように実装されている。
従来の無線アドホックネットワークでは、端末が移動した場合やトラヒックの増大により経路情報が更新間隔を越えて受信できない場合では、経路が断となり、新たな通信経路が形成されるまでには一定時間を有する場合が存在する。このような場合、通信経路が断となっているパケットは削除されていた。
例えば、宛先端末までの中継端末の数が多くなっても、パケットで伝送する情報を少なくし、経路断時に経路の再構築を行う時間を短縮する方式（特開２００１−１２７７９７号公報）や、経路再構築のための制御パケットを少なくし、データトラヒックの減少を防ぐ方式（特開２０００−２５２９９２号公報）が提案されている。しかし、これらの方式は、経路変更やその制御のために送受信する制御パケットを少なくするものであり、経路が再構築されるまでは、当該経路に係わるパケットは削除されるという問題点がある。
また、宛先端末が移動して経路断になり宛先端末にパケットが不達になると、別の端末にパケットを一旦保持し、宛先端末が中継端末の無線通信可能範囲内に現れると、宛先端末が中継端末より保持端末が保持していた不足パケットを受信する方式（特開平１１−２８９３４９号公報）が提案されている。しかし、この方式では、発信端末がパケットを送信してからこのパケットが保持端末を通して宛先端末に届くまでに時間がかかり、音声や動画等のリアルタイム性が要求されるマルチメディア通信では有効でない。
無線アドホックネットワークでは、経路途中の端末に係わる経路が消失したとき、新たな経路が確立されるまでには多少の時間を有する。この時間に通信していた当該経路に係わるパケットは消失することとなる。マルチメディア通信においては、リアルタイム性を保証しなければならないが、この間に消失したパケットを保証することはできない。そのためサービスの品質を低下させる原因となっている。従来は、上述したように、経路再構築のための時間短縮や制御パケット軽減についての方式が提案されているが、これらの方式では、マルチメディア通信におけるパケット消失を防ぐ方式は開示されていない。
本発明の目的は、無線アドホックネットワークにおいて、何らかの理由により通信経路が一時的に切断した場合でも、高品質なサービスが可能な無線端末を提供することである。
無線アドホックネットワークでは、ルーティングプロトコルに従って、送信先の無線端末装置（端末と略す）までの経路が設定され、経路上の中継端末を経由して送信先の端末にパケットが届けられるようになっている。無線アドホックネットワークでのルーティングプロトコルには、ＡＯＤＶ、ＯＳＲなどの様々なプロトコルが提供されている。無線アドホックネットワークでのルーティングプロトコルは、一定時間間隔でネットワークの経路情報を更新している。通常、経路情報を各端末が通信し合い、新たな経路が発見されると、次端末の経路情報を更新する方式がとられている。経路情報の更新間隔を短くすると、それだけ経路情報のやり取りが多くなり、ネットワークトラヒックが増大することになる。このため、通常更新間隔は、数秒〜数十秒で行われるように実装されている。
従来の無線アドホックネットワークでは、端末が移動した場合やトラヒックの増大により経路情報が更新間隔を越えて受信できない場合では、経路が断となり、新たな通信経路が形成されるまでには一定時間を有する場合が存在する。このような場合、通信経路が断となっているパケットは削除されていた。
例えば、宛先端末までの中継端末の数が多くなっても、パケットで伝送する情報を少なくし、経路断時に経路の再構築を行う時間を短縮する方式（特開２００１−１２７７９７号公報）や、経路再構築のための制御パケットを少なくし、データトラヒックの減少を防ぐ方式（特開２０００−２５２９９２号公報）が提案されている。しかし、これらの方式は、経路変更やその制御のために送受信する制御パケットを少なくするものであり、経路が再構築されるまでは、当該経路に係わるパケットは削除されるという問題点がある。
また、宛先端末が移動して経路断になり宛先端末にパケットが不達になると、別の端末にパケットを一旦保持し、宛先端末が中継端末の無線通信可能範囲内に現れると、宛先端末が中継端末より保持端末が保持していた不足パケットを受信する方式（特開平１１−２８９３４９号公報）が提案されている。しかし、この方式では、発信端末がパケットを送信してからこのパケットが保持端末を通して宛先端末に届くまでに時間がかかり、音声や動画等のリアルタイム性が要求されるマルチメディア通信では有効でない。
無線アドホックネットワークでは、経路途中の端末に係わる経路が消失したとき、新たな経路が確立されるまでには多少の時間を有する。この時間に通信していた当該経路に係わるパケットは消失することとなる。マルチメディア通信においては、リアルタイム性を保証しなければならないが、この間に消失したパケットを保証することはできない。そのためサービスの品質を低下させる原因となっている。従来は、上述したように、経路再構築のための時間短縮や制御パケット軽減についての方式が提案されているが、これらの方式では、マルチメディア通信におけるパケット消失を防ぐ方式は開示されていない。
本発明の目的は、無線アドホックネットワークにおいて、何らかの理由により通信経路が一時的に切断した場合でも、高品質なサービスが可能な無線端末を提供することである。
本発明の一側面によれば、無線端末装置であって、所定のダイナミックルーティングプロコルに従って、各宛先アドレスについて、当該アドレスを宛先とするデータグラムを中継する中継無線端末装置のアドレスをルーティングテーブルに登録するルート監視処理部と、前記ルーティングテーブルに従って、データグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置にデータグラムを送信する第１送信処理部と、前記第１送信部が送信したデータグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置が送信した当該データグラムを受信することにより、当該データグラムが中継されたか否かを監視するデータグラム監視処理部と、受信したデータグラムが自端末装置が中継すべきものである場合には、前記ルーティングテーブルに従って、当該データグラムの宛先アドレスに該当する無線端末装置にデータグラムを送信する第２送信処理部とを具備したことを特徴とする無線端末装置が提供される。
好ましくは、前記第１送信処理部は、前記データグラムが中継されていないと判断される場合には、当該データグラムと宛先アドレスが同一のデータグラムを保存部に保存し、前記ルーティングテーブルを参照して、当該データグラムの宛先アドレスについての中継無線端末装置のアドレスが更新されたとき、前記保存部に保存されている保存時刻の古いものからデータグラムを送信する。
好ましくは、前記第１送信処理部は、前記データグラムが中継されていないと判断される場合には、当該データグラムと宛先アドレスが同一のデータグラムを保存部に保存し、前記ルーティングテーブルを参照して、当該データグラムの宛先アドレスについての中継無線端末装置のアドレスが更新されたとき、前記保存部に保存されている保存時刻の古いものからデータグラムを送信する。
図１は本発明の原理図；
図２は図１の端末の機能ブロック図；
図３は本発明の第１実施形態による無線アドホックネットワーク構成図；
図４は図３中の端末の通信アプリケーションを示す図；
図５は図４中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図；
図６はＩＰヘッダ構成例を示す図；
図７は図５中のＩＰデータグラム情報テーブルの構成図；
図８は転送監視を示す図；
図９は転送監視を示すシーケンスチャート；
図１０Ａ〜図１０ＤはＩＰデータグラム情報テーブルの例を示す図；
図１１は通信不可状態の時のＩＰデータグラムの保存を示す図；
図１２は通信不可状態の時のＩＰデータグラムの保存のシーケンスチャート；
図１３は本発明の第２実施形態による無線アドホックネットワーク構成図；
図１４は図１３中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図；
図１５はＩＰヘッダ構成例を示す図；
図１６は輻輳時の制御を示す図；
図１７は本発明の第３実施形態による無線アドホックネットワーク構成図；
図１８は図１７中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図；
図１９は通信不可状態の時のブロードキャストを示す図；
図２０は通信不可状態の時のシーケンスチャートである。
発明を実施するための最良の態様
発明を実施するための最良の態様の説明をする前に本発明の原理の説明をする。図１及び図２は本発明の原理図である。図１に示すように、複数の無線端末２＃ｉ（ｉ＝１，２，…）が無線アドホックネットワークを構成している。図２に示すように、各無線端末２＃ｉは、ルート管理処理部１０＃ｉ、第１送信処理部１２＃ｉ、データグラム監視処理部１４＃ｉ及び第２送信処理部１６＃ｉを有する。ここでは、データグラムの送信元が無線端末２＃１、宛先が無線端末２＃４、中継端末が無線端末２＃２である場合を例に説明する。
ルート管理処理部１０＃１は、所定のダイナミックルーティングプロコルに従って、各宛先アドレスについて、当該アドレスを宛先とするデータグラムを中継する中継無線端末装置のアドレスをルーティングテーブル１８＃１に登録している。これにより、宛先が無線端末２＃４であるデータグラムについては、中継端末が無線端末２＃２となっているものとする。
（１）に示すように、第１送信処理部１２＃１は、ルーティングテーブル１８＃１に従って、宛先が無線端末２＃４であるデータグラムを中継無線端末２＃２に送信する。無線端末２＃２中の第２送信処理部１６＃２は、受信したデータグラムの宛先が無線端末２＃４であり、自端末２＃２が中継すべきものであるので、（２）に示すように、当該データグラムの宛先アドレスに該当する無線端末２＃４にデータグラムを送信する。無線端末２＃１中のデータグラム監視処理部１４＃１は、（３）に示すように、第２送信部１６＃２が送信したデータグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置が送信した当該データグラムを受信することにより、当該データグラムが中継されたか否かを監視する。これにより、データグラムが中継されたか否かを判断することができ、中継されない場合は、データグラムをブロードキャストしたり、データグラムを保存した後、経路が更新されてから保存したデータグラムを再送信することができる。
第１実施形態
図３は本発明の実施形態の無線アドホックネットワークの構成図である。図３に示すように、無線アドホックネットワークは、複数の無線端末（端末と略す）５０＃ｉ（ｉ＝１，２，…）から構成されている。端末５０＃ｉは、ノートパソコン等の移動端末やデスクトップパソコン等の固定端末であるが、無線通信の利便性により移動端末が多く使用されている。図３中の破線はダイナミックルーティングプトコルにより無線通信できると判断された隣接端末間の無線リンクを示す。
図４は端末５０＃ｉの通信アプリケーションのレイヤ構成図である。本実施形態では、無線アドホックネットワークのプロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰを使用していることから、図４に示すように、通信アプリケーションは、下層から、物理層６０＃ｉ、ＩＰ層６２＃ｉ、ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉ及びアプリケーション層６６＃ｉにより構成される。
図５は図４中の物理層６０＃ｉ及びＩＰ層６２＃ｉの機能ブロック図である。物理層６０＃ｉは、物理的な通信手段を提供する（例えば、イーサネット、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ等）ものであり、送信処理部８０＃ｉ及び受信処理部８２＃ｉを有する。送信処理部８０＃ｉは次の機能を有する。（１）ＩＰ層６２＃ｉよりＩＰデータグラムを入力すると、物理レイヤの規定プロトコルに従って、物理フレームに組み立てる。（２）物理フレームを無線送信する。受信処理部８２＃ｉは、（１）物理レイヤの規定プロトコルに従って、ＩＰデータグラムを含む物理フレームを全て無線受信する。全てのＩＰデータグラムを受信するのはＩＰデータグラムが中継されたか否かを確認するためである。（２）物理フレームをＩＰデータグラムに分解して、ＩＰデータグラムをＩＰ層６２＃ｉに出力する。
ＩＰ層６２＃ｉは、ＩＰデータグラムのルーティング機能を提供するものであり、ルート管理部１０２＃ｉ、送信処理部１０４＃ｉ、保存部１０６＃ｉ、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉ、受信処理部１１０＃ｉ、転送処理部１１４＃ｉ、通知処理部１１６＃ｉ、ルーティングテーブル１１７＃ｉ及びＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉを有する。
ルート管理部１０２＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＡＯＤＶ、ＯＳＲなどのダイナミックルーティングプロトコルに従って、各送信先ＩＰアドレスについての中継端末のアドレス（次ホップアドレス）、メトリック等のルーティング情報をルーティングテーブル１１７＃ｉに格納する。（２）通常更新間隔は、数秒〜数十秒で各送信先アドレスについてルーティング情報を更新する。この更新間隔で中継端末が消失した場合には、当該端末に係わるルーティグ情報を削除する。（３）消失していたルートが復旧若しくは新たなルートが決定された場合、その旨を保存部１０６＃ｉに通知する。
送信処理部１０４＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉよりＴＣＰ／ＵＤＰデータグラムを入力すると、次の処理を行う。（ｉ）図６に示すＩＰヘッダを作成する。ＴＣＰ／ＵＤＰデータグラムにＩＰヘッダを付加してＩＰデータグラムを作成して、送信処理部８０＃ｉに出力する。（ｉｉ）ルーティングテーブル１１７＃ｉを参照して、宛先が中継端末でない時、ＩＰデータグラムの宛先アドレス、発信元アドレスについて、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉにＩＰデータグラム情報を作成・更新する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉに登録されていない新規ＩＰデータグラムについては、ＩＰデータグラム情報（宛先アドレス、発信元アドレス、ＣｈｅｃｋをＹｅｓ、次ホップアドレス）を作成する。新規ＩＰデータグラムでない場合は、ＣｈｅｃｋをＹｅｓ、カウンタをインクリメントする。（２）（ｉ）転送処理部１１４＃ｉより転送すべきＩＰデータグラムを入力すると、送信処理部８０＃ｉに出力する。（ｉｉ）（１）−（ｉｉ）と同様の処理を行う。（３）ＩＰデータグラムの宛先が中継端末でなく且つ宛先アドレス、発信元アドレスについて、新規ＩＰデータグラムであるとき、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉに新規監視ＩＰデータグラム情報（宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレス）を通知する。（４）ＩＰデータグラムの宛先が中継端末でないとき、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉを参照して、中継端末への経路が無効であるとき、または、カウンタが閾値を越えるとき、ＩＰデータグラムを保存部１０６＃ｉに格納する。（５）保存部１０６＃ｉよりＩＰデータグラムが送られると、送信処理部８０＃ｉに出力する。
図６はＩＰヘッダの構成例を示す図である。本実施形態では、ＩＰヘッダのオブションフィールドを以下のように使用する。オプションＩＤの前のフィールドはＩＰヘッダとして公知であるので説明を省略する。オプションＩＤはＩＰデータグラム監視をするためには該当するＩＤが設定される。オプションフィールドの後続４バイト領域は、当該ＩＰデータグラムを送信した自端末のＩＰアドレス（識別ＩＤ）が格納される。識別ＩＤはＩＰデータグラムを誰が転送したかを識別することにより、監視対象の中継端末がＩＰデータグラムを転送したか否かを判別するためである。この部分を拡張ヘッダと呼ぶ。
保存部１０６＃ｉは、次の機能を有する。（１）送信処理部１０４＃ｉよりＩＰデータグラムを受け取り保存する。（２）ルート管理部１０２＃ｉより宛先アドレスについての消失していたルートが更新されたとき、ＩＰデータグラムの保存の早い順にＩＰデータグラムを送信処理部１０４＃ｉに出力する。
ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉは、次の機能を有する。（１）送信処理部１０４＃ｉより新規監視ＩＰデータグラム情報の通知を受け取ると、データグラム情報監視テーブル１１８＃ｉに監視開始フラグ（ＡｃｔｉｖｅフラグをＮｏ、ＣｈｅｃｋフラグをＹｅｓ、カウンタを０）に設定する。（２）受信処理部８２＃ｉより監視データグラムを受け取ると、該当するデータグラム情報の監視確認フラグをＹｅｓに設定する。監視データグラムとは、自端末が送信したＩＰデータグラムの中継データグラムをいう。監視データグラムであるか否かは、当該ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び拡張ヘッダの識別ＩＤが監視データグラム情報テーブル１１８＃ｉに格納されているものであるか否かにより判断する。
受信処理部１１０＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉよりＩＰデータグラムを受け取ると、ＩＰヘッダより宛先ＩＰアドレスが自アドレスであるか、自端末が中継端末であるかをチェックする。（２）宛先ＩＰアドレスが自アドレスである場合、ＩＰデータグラムからＩＰヘッダを削除して、ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉに出力する。自端末が中継端末であるとき、ＩＰデータグラムを転送処理部１１４＃ｉに出力する。
転送処理部１１４＃ｉは、受信処理部１１０＃ｉよりＩＰデータグラムを受け取ると、送信処理部１０４＃ｉに出力する。通知処理部１１６＃ｉは、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉに格納されたＩＰデータグラム情報を読み出して、ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４に通知する。ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４でＩＰデータグラム情報を元に統計処理を行うためである。
図７はＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉの構成図である。図７に示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉは、宛先アドレス（Ｄｓｔ．）、発信元アドレス（Ｓｒｃ．）、次ホップアドレス（ＮＥＸＴ）、経路フラグ（Ａｃｔｉｖｅ）、チェックフラグ（Ｃｈｅｃｋ）、カウンタ（Ｎｕｍ）及び利用インタフェース（ＩＦ）から構成される。宛先アドレスとはＩＰデータグラムの宛先ＩＰアドレスである。発信元アドレスｃ．とはＩＰデータグラムの発信元ＩＰアドレスである。次ホップアドレスとはＩＰデータグラムの中継端末のＩＰアドレスである。経路フラグは、経路が有効か無効であるかを示すフラグであり、Ｙｅｓが有効、Ｎｏが無効である。チェックフラグは当該宛先アドレス及び発信元アドレスのＩＰデータグラムが中継されたか否かの監視対象を示すフラグであり、Ｙｅｓが監視対象、Ｎｏが監視対象外である。カウンタは転送状態確認までに送信されたＩＰデータグラム数を示すカウンタである。利用インタフェースは、イーサ（ｅｔｈ０）等の利用インタフェースを示すものである。利用インタフェースに応じて制御を変更可能とするためである。
ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉは、エンド端末間でのセッションを管理する機能を提供する。ＴＣＰプロトコルは、通信相手からデータグラムの受信確認をしてから行うプロトコルであり、ＵＤＰプロトコルは、動画等のリアルタイム転送が要求される転送について、通信相手からデータグラムの受信確認を行わずに送信を継続するプロトコルであるが、本実施形態は、ＵＤＰプロトコルの場合において、効果が発揮される。アプリケーション層６６＃ｉは、Ｗｅｂや動画等のストリームの転送等ユーザにサービスを提供する。
以下、図３のアドホックネットワークの動作説明をする。ここでは、端末５０＃４から端末５０＃６へデータグラムを転送する場合を例に説明する。本実施形態のアドホックネットワークでは、端末５０＃４→端末５０＃６へ端末５０＃５経由でＩＰデータグラムを送信する場合、端末５０＃４は端末５０＃５へＩＰデータグラムの転送すると、端末５０＃４は端末５０＃５が端末５０＃６へＩＰデータグラムを転送したことの確認を行う。端末５０＃４，５０＃５，５０＃６をそれぞれ端末Ａ，Ｒ，Ｃで表す。以下、これらについて説明する。
図８はＩＰデータグラムの転送確認を示す図であり、図９はＩＰデータグラムの転送確認のシーケンスチャートである。図１０Ａ〜図１０Ｄは端末５０＃４中のＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４の発信元アドレスが端末Ａ、宛先アドレスが端末Ｃについての内容を示す図である。
（１） 端末Ａ→端末ＲへＩＰデータグラムの転送
（２）において、送信処理部１０４＃４には、端末Ｃ宛てのデータグラムが入力される。（４）において、送信処理部１０４＃４は、図１０Ａに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレスが端末Ａ、宛先先アドレスが端末Ｃの経路について、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に、宛先アドレスが端末Ｃ、発信元アドレスが端末Ａ、次ホップアドレスが端末Ｒ、チェックフラグをＹｅｓ、カウンタを０に設定する。
（６）において、送信処理部１０４＃４は、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に新規監視ＩＰデータグラム情報（宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレス）を通知する。（８）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、図１０Ｂに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレスに該当するＩＰデータグラム情報の経路情報をＮｏに設定して、ＩＰデータグラムの転送の監視を開始する。（１０）において、送信処理部１０４＃４は図６に示すＩＰヘッダ、オプションＩＤ及び拡張ヘッダを設定して、送信処理部８０＃４を介して、図９中の（ａ）に示すように、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
（２） 端末Ｒ→端末ＣにＩＰデータグラムの転送
（１０）において、受信処理部８２＃５は、端末Ａから送信されたフレームを受信して、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃５に出力する。（１２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃５は、次の処理を行う。（ｉ）ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び識別ＩＤにＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃５中の発信元アドレス、宛先アドレス及び次ホップアドレスが一致し且つチェックフラグ＝Ｙｅｓであるものが存在するかを判断する。存在しなければ、ＩＰデータグラムを受信処理部１１０＃５に出力する。存在すれば、後述する処理を行う。ここでは、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃５は、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムであることから上記条件を満たすものがＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃５に登録されていないことから、ＩＰデータグラムを受信処理部１１０＃５に出力する。
（１４）において、受信処理部１１０＃５は、ＩＰデータグラムの宛先アドレスが自端末アドレスではないので、ＩＰデータグラムを転送処理部１１４＃５に出力する。（１６）において、転送処理部１１４＃５は、ＩＰデータグラムを送信処理部１０４＃５に出力する。尚、ここでは、ＩＰデータグラムの次ホップアドレスが宛先アドレスであるので、当該ＩＰデータグラムの監視を行わないが、次ホップアドレスが宛先アドレスでない場合には（６）〜（８）と同様の処理を行う。（２０）において、送信処理部１０４＃５は、図８中の（ｂ）に示すように、送信処理部８０＃５を通して、端末ＣにＩＰデータグラムを送信する。ＩＰデータグラムは図８中の（ｃ）に示すように、端末Ａでも受信される。
（３） 端末Ａでの転送監視（正常に転送された場合）
（２０）において、受信処理部８２＃４は、端末Ｒから送信されたフレームを受信して、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に出力する。（２２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、（１２）と同様に、ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び識別ＩＤに、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレス、宛先アドレス及び次ホップアドレスが一致し且つチェックフラグがＹｅｓであるものが存在するか否かを判断するが、ここでは存在するので、次の処理を行う。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、図１０Ｃに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレスが端末Ａ、宛先アドレスが端末Ｃ、次ホップアドレスが端末Ｒの経路フラグをＹｅｓ、チェックフラグをＮｏに、カウンタを０に設定する。以下、（３０）〜（３４）に示すように、処理が繰り返される。
（４） 端末Ａでの転送監視（正常に転送されなかった場合）
図１１は正常に転送されなかった場合の処理を示す図であり、図１２は正常に転送されなかった場合のシーケンスチャートである。（５０）において、送信処理部１０４＃４には、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムが入力される。（５２）において、送信処理部１０４＃４は、既に、ＩＰデータグラム情報がＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に格納されていることから、図１０Ｄに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中のＩＰデータグラムのカウンタをインクリメントする。（５４）において、送信処理部１０４＃４は、ＩＰデータグラム情報の経路フラグがＮｏ、又はカウンタが閾値を越えている場合は、ＩＰデーグラムを保存部１０６＃４に保存する。ここでは、端末Ｒが何らかの理由（シャドーイングや端末Ｒの移動）により通信不可能な状態が発生して、経路フラグがＮｏ又はカウンタが閾値を越えているので、図１１中の（ａ）に示すように、ＩＰデータグラムを保存する。（５６）において、送信処理部１０４＃４は、ＩＰヘッダのオプションＩＤ及び識別ＩＤに端末Ａのアドレスを設定して、図１１中の（ｂ）に示すように、送信処理部８０＃４を介して、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
端末Ａ→端末Ｃに係わるルーティング情報について、ルーティングテーブル１１７＃４が更新されたものとする（タイプＡ）。（６０）において、ルート管理部１０２＃４はルーティングテーブル１１７＃４が更新されると、保存部１０６＃４及びＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に通知する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４はリート管理部１０２＃４より更新通知を受けると、更新に係わるＩＰデータグラム情報を削除する。（６２）において、保存部１０６＃４は更新に係わるＩＰデータグラムを保存の古い順に読み出して、送信処理部１０４＃４に出力する。送信処理部１０４＃４及びＩＰデータグラム監視部１０８＃４は、図９中の（４）〜（８）と同様に、更新に係わる経路について、ＩＰデータグラム監視テーブル１１８＃４を更新する。送信処理部１０４＃４は、ＩＰデータグラムを更新された次端末、例えば、端末Ｒに送信処理部８０＃４を通して、図１１中の（ｃ）に示すように、ＩＰデータグラムを送信する。
端末Ｒは、図９中の（１０）〜（２０）と同様にして、端末ＡからのＩＰデータグラムを受信して、端末Ｃへ転送したものとする。（７０）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、ＩＰデータグラムを受信する。（７２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、（２２）と同様に、ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び識別ＩＤに、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレス、宛先アドレス及び次ホップアドレスが一致し且つチェックフラグがＹｅｓであるものが存在するか否かを判断する。ここでは存在するので、次の処理を行う。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、図１０Ｃに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレスが端末Ａ、宛先アドレスが端末Ｃ、次ホップアドレスが端末Ｒの経路フラグをＹｅｓ、チェックフラグをＮｏに、カウンタを０に設定する。
（７４）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、保存部１０６＃４にＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４の更新を通知する。（７６）において、保存部１０６＃４は、保存しているＩＰデータグラムを送信処理部１０４＃４に送る。送信処理部１０４＃４は、保存されていたＩＰデータグラムを受け取ると、ＩＰヘッダのオプションＩＤ及び識別ＩＤに端末Ａのアドレスを設定して、送信処理部８０＃４を介して、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
以上説明したように、無線アドホックネットワークにおいては、隣接端末が自端末向けに発信したＩＰデータグラムを受信することにより、全てのＩＰデータグラムを受信し解析する機能を持たせることにより、余分な通信を発生させることなく隣接端末の存在確認をすることができる。また、ＮＥＸＴ端末から送信されるＩＰデータグラムを監視することにより転送状況を確認しているので、送信キューの制御方式を変更することがない。これはマルチメディア通信では重要な点である。例えば、通信帯域を保障するような場合において、端末内に複数の送信キューを用意しておき、その送信キューに優先度をつけることにより通信帯域の保障を実現するＣＢＱ方式がある。このような機能を持ったネットワークにおいては、送信機能を変更する必要がないため、既存技術に影響を与えることがない。
また、無線アドホックネットワークでは、通信経路を形成する端末が一時的に消滅する場合が考えられる。送信すべきＩＰデータグラムを一時的に保存する機能を持たせることにより、一時的な通信不可状態に陥っても復旧後直ちにデータ損失なく通信を再開することができる。移動端末の多いネットワーク環境においては、経路情報が刻一刻と変化する状況が予想される。無線アドホックネットワーク環境のルーティング情報の更新には新たな経路を検索するまでの時間を必要とする。マルチメディア通信を考えた場合、新規経路情報が更新されるまでのＩＰデータグラムは全て破棄されることになり、ザービス品質の低下を引き起こさせる結果ともなるが、新規経路情報が更新されるまで保存しておき、新規経路が更新されると保存してあったＩＰデータグラムを再送するのでサービス品質の低下を最小限に抑えることができる。
第２実施形態
図１３は本発明の第２実施形態によるアドホックネットワークの構成図である。図１４は図１３中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図であり、図４中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。ＩＰデータグラム監視処理部２２０＃ｉは、図４中の機能に加えて以下の機能を有する。（１）次端末において、自端末２００＃ｉが発信元又は中継端末以外の経路について輻輳をしているか否かを判断する。例えば、端末Ｒが端末Ｂから端末Ｃまでの経路についての中継端末であり、端末Ｒが端末Ａから端末Ｃまでの経路についての中継端末でもある場合、端末Ａから端末Ｃまでの経路が優先され、端末Ｒで輻輳が発生しているような場合をいう。これは、例えば、ＲＳＶＰなどにより、端末Ａ−端末Ｃ間の通信帯域が確保されている場合に生じる。輻輳の判断基準は、例えば、端末ＡからのＩＰデータグラムと自端末Ｂから送信するＩＰデータグラムの比率がある閾値を越えている場合に輻輳していると判断する。（２）次端末で輻輳が発生している場合は、ブロードキャストによりデータ送信を行うように送信処理部２２４＃ｉに指示する。（３）ブロードキャストしたＩＰデータグラムについての中継Ｐデータグラムを受信した場合には、ルート管理部２２６＃ｉに通知すると共に送信処理部２２２＃ｉにブロードキャストを停止するよう指示する。
送信処理部２２２＃ｉは、図４中の送信処理部１０４＃ｉの機能に加えて、次の機能を有する。（１）ＩＰデータグラム監視処理部２２０＃ｉよりブロードキャストによりデータ送信を行うよう指示されたとき、ＩＰヘッダを図１５に示すようにブロードキャスト通信に変更する。（２）ＩＰデータグラム監視処理部２２０＃ｉよりブロードキャストの停止を指示されたとき、ルーティングテーブル１１７＃ｉに従って、次端末へＩＰデータグラムを送信する。
図１５はＩＰヘッダの構成図である。図１５に示すように、ＩＰデータグラムをブロードキャストする場合、送信元アドレスを全て０、宛先アドレスをブロードキャストアドレス、オプションＩＤ、及び識別ＩＤ（自端末アドレス）、変更前発信元アドレス及び変更前宛先アドレスを設定する。以下、識別ＩＤ、変更前発信元アドレス、変更前宛先アドレスを拡張ヘッダと呼ぶ。
受信処理部２２４＃ｉは、図４中の受信処理部１１０＃ｉの機能に加えて、次の機能を有する。（１）宛先アドレスがブロードキャストアドレスであるとき、拡張ヘッダの変更前発信元アドレスを発信元アドレスに、変更前宛先アドレスを宛先アドレスに設定して、転送処理部１１４＃ｉに出力する。（２）自端末がＩＰデータグラムの次端末であるとき、ＩＰデータグラムを転送処理部１１４＃ｉに出力する。
図１６は図１３の動作説明図である。図１６に示すように、端末Ａ→端末Ｒ→端末Ｃの経路が優先経路として設定されている。端末Ａは端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを送信する。端末Ｒは端末Ａから端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを受信して、端末Ｃに送信する。一方、端末Ｂは端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを有しており、端末Ｂのルーティングテーブル１１７＃６には、端末Ｂから端末Ｃへの経路として端末Ｒを通過する経路が設定されていたものとする。端末Ｂは、端末Ｒから発信元が端末Ａ、宛先が端末ＣのＩＰデータグラムを受信すると、端末ＡからのＩＰデータグラムと自端末Ｂから送信するべきＩＰデータグラムの比率がある閾値を越えているか否かを判断する。閾値を越えていれば、端末Ｒで輻輳が発生し、端末Ｂから端末Ｒを経由する端末Ｃ宛てのデータグラムが中継されずに破棄される恐れがあるものとが判断して、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムのＩＰヘッダを図１５に示すようにブロードキャスト通信に変更する。
端末Ｄはブロードキャストアドレスが設定された端末ＢからのＩＰデータグラムを受信すると、ＩＰヘッダの拡張ヘッダの変更前発信元アドレス及び変更前宛先アドレスを発信元アドレス（端末Ｂ）及び宛先アドレス（端末Ｃ）に設定して、図１６に示すように、端末Ｃに送信する。端末Ｂは端末Ｄが中継した端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを受信すると、宛先アドレスが端末Ｃについて、ルーティングテーブル１１７＃８の中継端末アドレスを端末Ｄに更新すると共にＩＰデータグラム情報１１７＃８に通知する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１７＃８は発信元アドレスが端末Ｂ、宛先アドレスが端末Ｃについて、ＩＰデータグラム情報を初期化する。以降、図１６に示すように、端末Ｂは端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを中継端末を端末Ｄとして送信する。端末Ｄは、端末Ｃ宛てにＩＰデータテグラムを端末Ｃに送信する。端末Ｃは発信元アドレスが端末ＢであるＩＰデータグラムを受信する。尚、端末Ｃは、端末Ｂからブロードキャスト受信した複数端末から送信された同一のＩＰデータグラムを受信した場合は、最初のもの以外を破棄する。
以上説明したように、無線アドホックネットワークにおいては、隣接端末が自端末向けに発信したＩＰデータグラムを受信することにより、全てのＩＰデータグラムを受信し解析する機能を持たせることにより、余分な通信を発生させることなく隣接端末の輻輳状態確認をすることができる。そして、輻輳状態が発生したと判断される場合は、ブロードキャストするので、パケットが目的の端末まで届けられる可能性が高くなりサービスの低下を最小限に抑えることができる。
第３実施形態
図１７は本発明の第３実施形態によるアドホックネットワークの構成図である。図１８は図１７中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図であり、図４及び図１４中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。送信処理部３２０＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＩＰデータグラムを入力すると、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉ中の当該ＩＰデータグラムの発信元アドレスと宛先アドレスに該当するＩＰデータグラム情報をチェックして、当該発信元アドレス及び宛先アドレスに一致するＩＰデータグラムが中継されているか否かを図５中の送信処理部１０４＃ｉと同様にして判断する。（２）ＩＰデータグラムが中継されているものと判断される場合、図５中の送信処理部１０４＃ｉと同様の処理をする。（３）当該ＩＰデータグラムが中継されていないと判断される場合、ＩＰデータグラムのＩＰヘッダを図１５に示すようにブロードキャスト通信に更新する。
本実施形態においても、端末Ａ→端末Ｒ→端末ＣにＩＰデータグラムの送信する場合を例に説明する。端末Ｒが何らかの理由（シャドーイング、端末Ｒの移動）により端末Ａ→端末Ｒ間が通信不可能な状態が発生するまで、端末Ａでの端末ＲへのＩＰデータグラムの送信処理、端末Ｒから端末ＣへのＩＰデータグラムの転送の確認処理は第１実施形態と同様なので端末Ａ→端末Ｒ間で通信不可能な状態が発生してからの処理の説明をする。
図１９は端末Ａ→端末Ｒ間で通信不可能な状態が発生してからの処理を説明するためのする図であり、図２０は端末Ａ→端末Ｒ間で通信不可能な状態が発生してからの処理の説明するためのシーケンスチャートである。
（１） ブロードキャスト送信
図２０中の（１００）において、送信処理部３２０＃４には、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムが入力される。（１０２）において、送信処理部３２０＃４は、図１０Ｄに示すように、送信元が端末Ａ、宛先が端末Ｃについて、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中のＩＰデータグラム情報のチェックフラグをＹｅｓ、カウンタを１増やす。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４を参照して、ＩＰデータグラムが中継端末により転送されているか否かを確認する。ここでは、端末Ａと端末Ｒの間の通信不可能な状態でありカウンタが閾値を越えているものとする。（１０４）において、送信処理部３２０＃４はＩＰヘッダを図１５に示したようにブロードキャスト用ＩＰヘッダに更新する。（１０６）において、送信処理部３２０＃４は、送信処理部８０＃４を介して、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを図１９中の（ａ）に示すようにブロードキャストする。
（２） ブロードキャスト受信
端末Ａの周辺にいた端末ＤがＩＰデータグラムを受信したものとする。（１０６）において、端末Ｂの受信処理部８２＃８はフレームを受信すると、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃８に出力する。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃８は、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃８を参照すると、当該ＩＰデータグラムが監視対象外であることが判別されるから、ＩＰデータグラムを受信処理部２２２＃８に出力する。受信処理部２２２＃８は、オプションヘッダに設定されている変更前宛先アドレス、変更前送信元アドレスを、ＩＰヘッダの宛先アドレス、送信元アドレスに設定し、ＩＰデータグラムヘッダを構成する。（１０８）において、受信処理部２２２＃８はデータ処理部１１４＃８にＩＰデータグラムを出力する。データ転送処理部１１４＃８は送信処理部３２２＃８に出力する。送信処理部３２０＃８は、図９中の（１２）〜（２０）と同様にして、送信処理部８０＃８を介して、図１９中の（ｂ）に示すように、フレームに収容されたＩＰデータグラムを端末Ｃに送信する。端末Ａ→端末Ｃの経路のルーティングテーブル１１７＃４が更新されるまで、（１００）〜（１１０）と同様の処理を行う。
（３） ルーティングテーブル１１７＃４が更新された場合（タイプＡ）
端末Ａ→端末Ｃの経路のルーティングテーブル１１７＃４が更新されたものとする。例えば、端末Ｒが元の位置に戻った場合、端末Ｄが中継端末となった場合である。ここでは、端末Ｒが元の位置に戻ることによりルーティングテーブル１１７＃４が更新されたものとする。（１２０）において、ルート管理部１０２＃４は端末Ａ→端末Ｃの経路のルーティングテーブル１１７＃４を更新すると共にＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に通知する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４は、端末Ａ→端末ＣについてのＩＰデータグラム情報を初期化する。（１２２）において、端末Ａの送信処理部３２０＃４にＩＰデータグラムが入力される。
（１２４）において、送信処理部３２２＃４は、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に新規監視ＩＰデータグラム情報を通知する。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレスに該当するＩＰデータグラム情報の経路フラグをＮｏに設定して、ＩＰデータグラムの転送の監視を開始する。（１２６）において、送信処理部３２０＃４は送信処理部８０＃４を介して、図１９中の（ｃ）に示すように、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
受信処理部２２２＃５はＩＰデータグラムを受け取ると、（１２８）において、転送処理部１１４＃５に出力する。（１３０）において、送信処理部３２０＃５は、ＩＰヘッダのオプションＩＤ及び識別ＩＤに端末Ａのアドレスを設定して、図１９中の（ｄ）に示すように送信処理部８０＃５を介して、端末Ｃにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
ルーティングテーブル１１７＃４が更新されて、最初のＩＰデータグラムが送信されてからをタイプ２と呼ぶ。（１３０）において、受信処理部８２＃４は、端末Ｒから送信されたフレームを受信して、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に出力する。（１３２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、（２２）と同様の処理をして、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４を更新する。（１３４）〜（１４０）において、（１２２）〜（１２８）と同様にして、端末Ａから端末ＲへＩＰデータグラムを送信する。
無線アドホックネットワークにおいて、経路上の端末が突然消滅（例えば、端末の電源断、端末の移動により中継機能を果たさなくなった）することが考えられる。このような場合であっても、直ちに他の隣接端末から通信を行うことができるためデータの送信なく通信を行うことができる。無線アドホックネットワークでは通信経路は刻一刻と変化する。このとき、複数の経路を事前に用意しておき、メインの経路が切断された場合に他の経路を選択し通信する方法が考えられる。このような場合、複数の経路が同時に使用不可能になった場合、実際には他の経路により通信が可能であるにも関わらず、通信できない状況となる。本実施形態では経路が切断されると、ＩＰデータグラムをブロードキャストするので、目的端末へ経路を有するＩＰデータグラムを受信した隣接端末が中継するので、データの損失を最小限にすることができる。
図２は図１の端末の機能ブロック図；
図３は本発明の第１実施形態による無線アドホックネットワーク構成図；
図４は図３中の端末の通信アプリケーションを示す図；
図５は図４中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図；
図６はＩＰヘッダ構成例を示す図；
図７は図５中のＩＰデータグラム情報テーブルの構成図；
図８は転送監視を示す図；
図９は転送監視を示すシーケンスチャート；
図１０Ａ〜図１０ＤはＩＰデータグラム情報テーブルの例を示す図；
図１１は通信不可状態の時のＩＰデータグラムの保存を示す図；
図１２は通信不可状態の時のＩＰデータグラムの保存のシーケンスチャート；
図１３は本発明の第２実施形態による無線アドホックネットワーク構成図；
図１４は図１３中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図；
図１５はＩＰヘッダ構成例を示す図；
図１６は輻輳時の制御を示す図；
図１７は本発明の第３実施形態による無線アドホックネットワーク構成図；
図１８は図１７中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図；
図１９は通信不可状態の時のブロードキャストを示す図；
図２０は通信不可状態の時のシーケンスチャートである。
発明を実施するための最良の態様
発明を実施するための最良の態様の説明をする前に本発明の原理の説明をする。図１及び図２は本発明の原理図である。図１に示すように、複数の無線端末２＃ｉ（ｉ＝１，２，…）が無線アドホックネットワークを構成している。図２に示すように、各無線端末２＃ｉは、ルート管理処理部１０＃ｉ、第１送信処理部１２＃ｉ、データグラム監視処理部１４＃ｉ及び第２送信処理部１６＃ｉを有する。ここでは、データグラムの送信元が無線端末２＃１、宛先が無線端末２＃４、中継端末が無線端末２＃２である場合を例に説明する。
ルート管理処理部１０＃１は、所定のダイナミックルーティングプロコルに従って、各宛先アドレスについて、当該アドレスを宛先とするデータグラムを中継する中継無線端末装置のアドレスをルーティングテーブル１８＃１に登録している。これにより、宛先が無線端末２＃４であるデータグラムについては、中継端末が無線端末２＃２となっているものとする。
（１）に示すように、第１送信処理部１２＃１は、ルーティングテーブル１８＃１に従って、宛先が無線端末２＃４であるデータグラムを中継無線端末２＃２に送信する。無線端末２＃２中の第２送信処理部１６＃２は、受信したデータグラムの宛先が無線端末２＃４であり、自端末２＃２が中継すべきものであるので、（２）に示すように、当該データグラムの宛先アドレスに該当する無線端末２＃４にデータグラムを送信する。無線端末２＃１中のデータグラム監視処理部１４＃１は、（３）に示すように、第２送信部１６＃２が送信したデータグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置が送信した当該データグラムを受信することにより、当該データグラムが中継されたか否かを監視する。これにより、データグラムが中継されたか否かを判断することができ、中継されない場合は、データグラムをブロードキャストしたり、データグラムを保存した後、経路が更新されてから保存したデータグラムを再送信することができる。
第１実施形態
図３は本発明の実施形態の無線アドホックネットワークの構成図である。図３に示すように、無線アドホックネットワークは、複数の無線端末（端末と略す）５０＃ｉ（ｉ＝１，２，…）から構成されている。端末５０＃ｉは、ノートパソコン等の移動端末やデスクトップパソコン等の固定端末であるが、無線通信の利便性により移動端末が多く使用されている。図３中の破線はダイナミックルーティングプトコルにより無線通信できると判断された隣接端末間の無線リンクを示す。
図４は端末５０＃ｉの通信アプリケーションのレイヤ構成図である。本実施形態では、無線アドホックネットワークのプロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰを使用していることから、図４に示すように、通信アプリケーションは、下層から、物理層６０＃ｉ、ＩＰ層６２＃ｉ、ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉ及びアプリケーション層６６＃ｉにより構成される。
図５は図４中の物理層６０＃ｉ及びＩＰ層６２＃ｉの機能ブロック図である。物理層６０＃ｉは、物理的な通信手段を提供する（例えば、イーサネット、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ等）ものであり、送信処理部８０＃ｉ及び受信処理部８２＃ｉを有する。送信処理部８０＃ｉは次の機能を有する。（１）ＩＰ層６２＃ｉよりＩＰデータグラムを入力すると、物理レイヤの規定プロトコルに従って、物理フレームに組み立てる。（２）物理フレームを無線送信する。受信処理部８２＃ｉは、（１）物理レイヤの規定プロトコルに従って、ＩＰデータグラムを含む物理フレームを全て無線受信する。全てのＩＰデータグラムを受信するのはＩＰデータグラムが中継されたか否かを確認するためである。（２）物理フレームをＩＰデータグラムに分解して、ＩＰデータグラムをＩＰ層６２＃ｉに出力する。
ＩＰ層６２＃ｉは、ＩＰデータグラムのルーティング機能を提供するものであり、ルート管理部１０２＃ｉ、送信処理部１０４＃ｉ、保存部１０６＃ｉ、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉ、受信処理部１１０＃ｉ、転送処理部１１４＃ｉ、通知処理部１１６＃ｉ、ルーティングテーブル１１７＃ｉ及びＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉを有する。
ルート管理部１０２＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＡＯＤＶ、ＯＳＲなどのダイナミックルーティングプロトコルに従って、各送信先ＩＰアドレスについての中継端末のアドレス（次ホップアドレス）、メトリック等のルーティング情報をルーティングテーブル１１７＃ｉに格納する。（２）通常更新間隔は、数秒〜数十秒で各送信先アドレスについてルーティング情報を更新する。この更新間隔で中継端末が消失した場合には、当該端末に係わるルーティグ情報を削除する。（３）消失していたルートが復旧若しくは新たなルートが決定された場合、その旨を保存部１０６＃ｉに通知する。
送信処理部１０４＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉよりＴＣＰ／ＵＤＰデータグラムを入力すると、次の処理を行う。（ｉ）図６に示すＩＰヘッダを作成する。ＴＣＰ／ＵＤＰデータグラムにＩＰヘッダを付加してＩＰデータグラムを作成して、送信処理部８０＃ｉに出力する。（ｉｉ）ルーティングテーブル１１７＃ｉを参照して、宛先が中継端末でない時、ＩＰデータグラムの宛先アドレス、発信元アドレスについて、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉにＩＰデータグラム情報を作成・更新する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉに登録されていない新規ＩＰデータグラムについては、ＩＰデータグラム情報（宛先アドレス、発信元アドレス、ＣｈｅｃｋをＹｅｓ、次ホップアドレス）を作成する。新規ＩＰデータグラムでない場合は、ＣｈｅｃｋをＹｅｓ、カウンタをインクリメントする。（２）（ｉ）転送処理部１１４＃ｉより転送すべきＩＰデータグラムを入力すると、送信処理部８０＃ｉに出力する。（ｉｉ）（１）−（ｉｉ）と同様の処理を行う。（３）ＩＰデータグラムの宛先が中継端末でなく且つ宛先アドレス、発信元アドレスについて、新規ＩＰデータグラムであるとき、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉに新規監視ＩＰデータグラム情報（宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレス）を通知する。（４）ＩＰデータグラムの宛先が中継端末でないとき、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉを参照して、中継端末への経路が無効であるとき、または、カウンタが閾値を越えるとき、ＩＰデータグラムを保存部１０６＃ｉに格納する。（５）保存部１０６＃ｉよりＩＰデータグラムが送られると、送信処理部８０＃ｉに出力する。
図６はＩＰヘッダの構成例を示す図である。本実施形態では、ＩＰヘッダのオブションフィールドを以下のように使用する。オプションＩＤの前のフィールドはＩＰヘッダとして公知であるので説明を省略する。オプションＩＤはＩＰデータグラム監視をするためには該当するＩＤが設定される。オプションフィールドの後続４バイト領域は、当該ＩＰデータグラムを送信した自端末のＩＰアドレス（識別ＩＤ）が格納される。識別ＩＤはＩＰデータグラムを誰が転送したかを識別することにより、監視対象の中継端末がＩＰデータグラムを転送したか否かを判別するためである。この部分を拡張ヘッダと呼ぶ。
保存部１０６＃ｉは、次の機能を有する。（１）送信処理部１０４＃ｉよりＩＰデータグラムを受け取り保存する。（２）ルート管理部１０２＃ｉより宛先アドレスについての消失していたルートが更新されたとき、ＩＰデータグラムの保存の早い順にＩＰデータグラムを送信処理部１０４＃ｉに出力する。
ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉは、次の機能を有する。（１）送信処理部１０４＃ｉより新規監視ＩＰデータグラム情報の通知を受け取ると、データグラム情報監視テーブル１１８＃ｉに監視開始フラグ（ＡｃｔｉｖｅフラグをＮｏ、ＣｈｅｃｋフラグをＹｅｓ、カウンタを０）に設定する。（２）受信処理部８２＃ｉより監視データグラムを受け取ると、該当するデータグラム情報の監視確認フラグをＹｅｓに設定する。監視データグラムとは、自端末が送信したＩＰデータグラムの中継データグラムをいう。監視データグラムであるか否かは、当該ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び拡張ヘッダの識別ＩＤが監視データグラム情報テーブル１１８＃ｉに格納されているものであるか否かにより判断する。
受信処理部１１０＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃ｉよりＩＰデータグラムを受け取ると、ＩＰヘッダより宛先ＩＰアドレスが自アドレスであるか、自端末が中継端末であるかをチェックする。（２）宛先ＩＰアドレスが自アドレスである場合、ＩＰデータグラムからＩＰヘッダを削除して、ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉに出力する。自端末が中継端末であるとき、ＩＰデータグラムを転送処理部１１４＃ｉに出力する。
転送処理部１１４＃ｉは、受信処理部１１０＃ｉよりＩＰデータグラムを受け取ると、送信処理部１０４＃ｉに出力する。通知処理部１１６＃ｉは、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉに格納されたＩＰデータグラム情報を読み出して、ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４に通知する。ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４でＩＰデータグラム情報を元に統計処理を行うためである。
図７はＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉの構成図である。図７に示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉは、宛先アドレス（Ｄｓｔ．）、発信元アドレス（Ｓｒｃ．）、次ホップアドレス（ＮＥＸＴ）、経路フラグ（Ａｃｔｉｖｅ）、チェックフラグ（Ｃｈｅｃｋ）、カウンタ（Ｎｕｍ）及び利用インタフェース（ＩＦ）から構成される。宛先アドレスとはＩＰデータグラムの宛先ＩＰアドレスである。発信元アドレスｃ．とはＩＰデータグラムの発信元ＩＰアドレスである。次ホップアドレスとはＩＰデータグラムの中継端末のＩＰアドレスである。経路フラグは、経路が有効か無効であるかを示すフラグであり、Ｙｅｓが有効、Ｎｏが無効である。チェックフラグは当該宛先アドレス及び発信元アドレスのＩＰデータグラムが中継されたか否かの監視対象を示すフラグであり、Ｙｅｓが監視対象、Ｎｏが監視対象外である。カウンタは転送状態確認までに送信されたＩＰデータグラム数を示すカウンタである。利用インタフェースは、イーサ（ｅｔｈ０）等の利用インタフェースを示すものである。利用インタフェースに応じて制御を変更可能とするためである。
ＴＣＰ／ＵＤＰ層６４＃ｉは、エンド端末間でのセッションを管理する機能を提供する。ＴＣＰプロトコルは、通信相手からデータグラムの受信確認をしてから行うプロトコルであり、ＵＤＰプロトコルは、動画等のリアルタイム転送が要求される転送について、通信相手からデータグラムの受信確認を行わずに送信を継続するプロトコルであるが、本実施形態は、ＵＤＰプロトコルの場合において、効果が発揮される。アプリケーション層６６＃ｉは、Ｗｅｂや動画等のストリームの転送等ユーザにサービスを提供する。
以下、図３のアドホックネットワークの動作説明をする。ここでは、端末５０＃４から端末５０＃６へデータグラムを転送する場合を例に説明する。本実施形態のアドホックネットワークでは、端末５０＃４→端末５０＃６へ端末５０＃５経由でＩＰデータグラムを送信する場合、端末５０＃４は端末５０＃５へＩＰデータグラムの転送すると、端末５０＃４は端末５０＃５が端末５０＃６へＩＰデータグラムを転送したことの確認を行う。端末５０＃４，５０＃５，５０＃６をそれぞれ端末Ａ，Ｒ，Ｃで表す。以下、これらについて説明する。
図８はＩＰデータグラムの転送確認を示す図であり、図９はＩＰデータグラムの転送確認のシーケンスチャートである。図１０Ａ〜図１０Ｄは端末５０＃４中のＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４の発信元アドレスが端末Ａ、宛先アドレスが端末Ｃについての内容を示す図である。
（１） 端末Ａ→端末ＲへＩＰデータグラムの転送
（２）において、送信処理部１０４＃４には、端末Ｃ宛てのデータグラムが入力される。（４）において、送信処理部１０４＃４は、図１０Ａに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレスが端末Ａ、宛先先アドレスが端末Ｃの経路について、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に、宛先アドレスが端末Ｃ、発信元アドレスが端末Ａ、次ホップアドレスが端末Ｒ、チェックフラグをＹｅｓ、カウンタを０に設定する。
（６）において、送信処理部１０４＃４は、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に新規監視ＩＰデータグラム情報（宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレス）を通知する。（８）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、図１０Ｂに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレスに該当するＩＰデータグラム情報の経路情報をＮｏに設定して、ＩＰデータグラムの転送の監視を開始する。（１０）において、送信処理部１０４＃４は図６に示すＩＰヘッダ、オプションＩＤ及び拡張ヘッダを設定して、送信処理部８０＃４を介して、図９中の（ａ）に示すように、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
（２） 端末Ｒ→端末ＣにＩＰデータグラムの転送
（１０）において、受信処理部８２＃５は、端末Ａから送信されたフレームを受信して、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃５に出力する。（１２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃５は、次の処理を行う。（ｉ）ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び識別ＩＤにＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃５中の発信元アドレス、宛先アドレス及び次ホップアドレスが一致し且つチェックフラグ＝Ｙｅｓであるものが存在するかを判断する。存在しなければ、ＩＰデータグラムを受信処理部１１０＃５に出力する。存在すれば、後述する処理を行う。ここでは、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃５は、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムであることから上記条件を満たすものがＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃５に登録されていないことから、ＩＰデータグラムを受信処理部１１０＃５に出力する。
（１４）において、受信処理部１１０＃５は、ＩＰデータグラムの宛先アドレスが自端末アドレスではないので、ＩＰデータグラムを転送処理部１１４＃５に出力する。（１６）において、転送処理部１１４＃５は、ＩＰデータグラムを送信処理部１０４＃５に出力する。尚、ここでは、ＩＰデータグラムの次ホップアドレスが宛先アドレスであるので、当該ＩＰデータグラムの監視を行わないが、次ホップアドレスが宛先アドレスでない場合には（６）〜（８）と同様の処理を行う。（２０）において、送信処理部１０４＃５は、図８中の（ｂ）に示すように、送信処理部８０＃５を通して、端末ＣにＩＰデータグラムを送信する。ＩＰデータグラムは図８中の（ｃ）に示すように、端末Ａでも受信される。
（３） 端末Ａでの転送監視（正常に転送された場合）
（２０）において、受信処理部８２＃４は、端末Ｒから送信されたフレームを受信して、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に出力する。（２２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、（１２）と同様に、ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び識別ＩＤに、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレス、宛先アドレス及び次ホップアドレスが一致し且つチェックフラグがＹｅｓであるものが存在するか否かを判断するが、ここでは存在するので、次の処理を行う。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、図１０Ｃに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレスが端末Ａ、宛先アドレスが端末Ｃ、次ホップアドレスが端末Ｒの経路フラグをＹｅｓ、チェックフラグをＮｏに、カウンタを０に設定する。以下、（３０）〜（３４）に示すように、処理が繰り返される。
（４） 端末Ａでの転送監視（正常に転送されなかった場合）
図１１は正常に転送されなかった場合の処理を示す図であり、図１２は正常に転送されなかった場合のシーケンスチャートである。（５０）において、送信処理部１０４＃４には、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムが入力される。（５２）において、送信処理部１０４＃４は、既に、ＩＰデータグラム情報がＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に格納されていることから、図１０Ｄに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中のＩＰデータグラムのカウンタをインクリメントする。（５４）において、送信処理部１０４＃４は、ＩＰデータグラム情報の経路フラグがＮｏ、又はカウンタが閾値を越えている場合は、ＩＰデーグラムを保存部１０６＃４に保存する。ここでは、端末Ｒが何らかの理由（シャドーイングや端末Ｒの移動）により通信不可能な状態が発生して、経路フラグがＮｏ又はカウンタが閾値を越えているので、図１１中の（ａ）に示すように、ＩＰデータグラムを保存する。（５６）において、送信処理部１０４＃４は、ＩＰヘッダのオプションＩＤ及び識別ＩＤに端末Ａのアドレスを設定して、図１１中の（ｂ）に示すように、送信処理部８０＃４を介して、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
端末Ａ→端末Ｃに係わるルーティング情報について、ルーティングテーブル１１７＃４が更新されたものとする（タイプＡ）。（６０）において、ルート管理部１０２＃４はルーティングテーブル１１７＃４が更新されると、保存部１０６＃４及びＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に通知する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４はリート管理部１０２＃４より更新通知を受けると、更新に係わるＩＰデータグラム情報を削除する。（６２）において、保存部１０６＃４は更新に係わるＩＰデータグラムを保存の古い順に読み出して、送信処理部１０４＃４に出力する。送信処理部１０４＃４及びＩＰデータグラム監視部１０８＃４は、図９中の（４）〜（８）と同様に、更新に係わる経路について、ＩＰデータグラム監視テーブル１１８＃４を更新する。送信処理部１０４＃４は、ＩＰデータグラムを更新された次端末、例えば、端末Ｒに送信処理部８０＃４を通して、図１１中の（ｃ）に示すように、ＩＰデータグラムを送信する。
端末Ｒは、図９中の（１０）〜（２０）と同様にして、端末ＡからのＩＰデータグラムを受信して、端末Ｃへ転送したものとする。（７０）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、ＩＰデータグラムを受信する。（７２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、（２２）と同様に、ＩＰデータグラムの発信元アドレス、宛先アドレス及び識別ＩＤに、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレス、宛先アドレス及び次ホップアドレスが一致し且つチェックフラグがＹｅｓであるものが存在するか否かを判断する。ここでは存在するので、次の処理を行う。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、図１０Ｃに示すように、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中の発信元アドレスが端末Ａ、宛先アドレスが端末Ｃ、次ホップアドレスが端末Ｒの経路フラグをＹｅｓ、チェックフラグをＮｏに、カウンタを０に設定する。
（７４）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、保存部１０６＃４にＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４の更新を通知する。（７６）において、保存部１０６＃４は、保存しているＩＰデータグラムを送信処理部１０４＃４に送る。送信処理部１０４＃４は、保存されていたＩＰデータグラムを受け取ると、ＩＰヘッダのオプションＩＤ及び識別ＩＤに端末Ａのアドレスを設定して、送信処理部８０＃４を介して、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
以上説明したように、無線アドホックネットワークにおいては、隣接端末が自端末向けに発信したＩＰデータグラムを受信することにより、全てのＩＰデータグラムを受信し解析する機能を持たせることにより、余分な通信を発生させることなく隣接端末の存在確認をすることができる。また、ＮＥＸＴ端末から送信されるＩＰデータグラムを監視することにより転送状況を確認しているので、送信キューの制御方式を変更することがない。これはマルチメディア通信では重要な点である。例えば、通信帯域を保障するような場合において、端末内に複数の送信キューを用意しておき、その送信キューに優先度をつけることにより通信帯域の保障を実現するＣＢＱ方式がある。このような機能を持ったネットワークにおいては、送信機能を変更する必要がないため、既存技術に影響を与えることがない。
また、無線アドホックネットワークでは、通信経路を形成する端末が一時的に消滅する場合が考えられる。送信すべきＩＰデータグラムを一時的に保存する機能を持たせることにより、一時的な通信不可状態に陥っても復旧後直ちにデータ損失なく通信を再開することができる。移動端末の多いネットワーク環境においては、経路情報が刻一刻と変化する状況が予想される。無線アドホックネットワーク環境のルーティング情報の更新には新たな経路を検索するまでの時間を必要とする。マルチメディア通信を考えた場合、新規経路情報が更新されるまでのＩＰデータグラムは全て破棄されることになり、ザービス品質の低下を引き起こさせる結果ともなるが、新規経路情報が更新されるまで保存しておき、新規経路が更新されると保存してあったＩＰデータグラムを再送するのでサービス品質の低下を最小限に抑えることができる。
第２実施形態
図１３は本発明の第２実施形態によるアドホックネットワークの構成図である。図１４は図１３中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図であり、図４中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。ＩＰデータグラム監視処理部２２０＃ｉは、図４中の機能に加えて以下の機能を有する。（１）次端末において、自端末２００＃ｉが発信元又は中継端末以外の経路について輻輳をしているか否かを判断する。例えば、端末Ｒが端末Ｂから端末Ｃまでの経路についての中継端末であり、端末Ｒが端末Ａから端末Ｃまでの経路についての中継端末でもある場合、端末Ａから端末Ｃまでの経路が優先され、端末Ｒで輻輳が発生しているような場合をいう。これは、例えば、ＲＳＶＰなどにより、端末Ａ−端末Ｃ間の通信帯域が確保されている場合に生じる。輻輳の判断基準は、例えば、端末ＡからのＩＰデータグラムと自端末Ｂから送信するＩＰデータグラムの比率がある閾値を越えている場合に輻輳していると判断する。（２）次端末で輻輳が発生している場合は、ブロードキャストによりデータ送信を行うように送信処理部２２４＃ｉに指示する。（３）ブロードキャストしたＩＰデータグラムについての中継Ｐデータグラムを受信した場合には、ルート管理部２２６＃ｉに通知すると共に送信処理部２２２＃ｉにブロードキャストを停止するよう指示する。
送信処理部２２２＃ｉは、図４中の送信処理部１０４＃ｉの機能に加えて、次の機能を有する。（１）ＩＰデータグラム監視処理部２２０＃ｉよりブロードキャストによりデータ送信を行うよう指示されたとき、ＩＰヘッダを図１５に示すようにブロードキャスト通信に変更する。（２）ＩＰデータグラム監視処理部２２０＃ｉよりブロードキャストの停止を指示されたとき、ルーティングテーブル１１７＃ｉに従って、次端末へＩＰデータグラムを送信する。
図１５はＩＰヘッダの構成図である。図１５に示すように、ＩＰデータグラムをブロードキャストする場合、送信元アドレスを全て０、宛先アドレスをブロードキャストアドレス、オプションＩＤ、及び識別ＩＤ（自端末アドレス）、変更前発信元アドレス及び変更前宛先アドレスを設定する。以下、識別ＩＤ、変更前発信元アドレス、変更前宛先アドレスを拡張ヘッダと呼ぶ。
受信処理部２２４＃ｉは、図４中の受信処理部１１０＃ｉの機能に加えて、次の機能を有する。（１）宛先アドレスがブロードキャストアドレスであるとき、拡張ヘッダの変更前発信元アドレスを発信元アドレスに、変更前宛先アドレスを宛先アドレスに設定して、転送処理部１１４＃ｉに出力する。（２）自端末がＩＰデータグラムの次端末であるとき、ＩＰデータグラムを転送処理部１１４＃ｉに出力する。
図１６は図１３の動作説明図である。図１６に示すように、端末Ａ→端末Ｒ→端末Ｃの経路が優先経路として設定されている。端末Ａは端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを送信する。端末Ｒは端末Ａから端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを受信して、端末Ｃに送信する。一方、端末Ｂは端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを有しており、端末Ｂのルーティングテーブル１１７＃６には、端末Ｂから端末Ｃへの経路として端末Ｒを通過する経路が設定されていたものとする。端末Ｂは、端末Ｒから発信元が端末Ａ、宛先が端末ＣのＩＰデータグラムを受信すると、端末ＡからのＩＰデータグラムと自端末Ｂから送信するべきＩＰデータグラムの比率がある閾値を越えているか否かを判断する。閾値を越えていれば、端末Ｒで輻輳が発生し、端末Ｂから端末Ｒを経由する端末Ｃ宛てのデータグラムが中継されずに破棄される恐れがあるものとが判断して、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムのＩＰヘッダを図１５に示すようにブロードキャスト通信に変更する。
端末Ｄはブロードキャストアドレスが設定された端末ＢからのＩＰデータグラムを受信すると、ＩＰヘッダの拡張ヘッダの変更前発信元アドレス及び変更前宛先アドレスを発信元アドレス（端末Ｂ）及び宛先アドレス（端末Ｃ）に設定して、図１６に示すように、端末Ｃに送信する。端末Ｂは端末Ｄが中継した端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを受信すると、宛先アドレスが端末Ｃについて、ルーティングテーブル１１７＃８の中継端末アドレスを端末Ｄに更新すると共にＩＰデータグラム情報１１７＃８に通知する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１７＃８は発信元アドレスが端末Ｂ、宛先アドレスが端末Ｃについて、ＩＰデータグラム情報を初期化する。以降、図１６に示すように、端末Ｂは端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムを中継端末を端末Ｄとして送信する。端末Ｄは、端末Ｃ宛てにＩＰデータテグラムを端末Ｃに送信する。端末Ｃは発信元アドレスが端末ＢであるＩＰデータグラムを受信する。尚、端末Ｃは、端末Ｂからブロードキャスト受信した複数端末から送信された同一のＩＰデータグラムを受信した場合は、最初のもの以外を破棄する。
以上説明したように、無線アドホックネットワークにおいては、隣接端末が自端末向けに発信したＩＰデータグラムを受信することにより、全てのＩＰデータグラムを受信し解析する機能を持たせることにより、余分な通信を発生させることなく隣接端末の輻輳状態確認をすることができる。そして、輻輳状態が発生したと判断される場合は、ブロードキャストするので、パケットが目的の端末まで届けられる可能性が高くなりサービスの低下を最小限に抑えることができる。
第３実施形態
図１７は本発明の第３実施形態によるアドホックネットワークの構成図である。図１８は図１７中の物理層及びＩＰ層の機能ブロック図であり、図４及び図１４中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。送信処理部３２０＃ｉは、次の機能を有する。（１）ＩＰデータグラムを入力すると、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃ｉ中の当該ＩＰデータグラムの発信元アドレスと宛先アドレスに該当するＩＰデータグラム情報をチェックして、当該発信元アドレス及び宛先アドレスに一致するＩＰデータグラムが中継されているか否かを図５中の送信処理部１０４＃ｉと同様にして判断する。（２）ＩＰデータグラムが中継されているものと判断される場合、図５中の送信処理部１０４＃ｉと同様の処理をする。（３）当該ＩＰデータグラムが中継されていないと判断される場合、ＩＰデータグラムのＩＰヘッダを図１５に示すようにブロードキャスト通信に更新する。
本実施形態においても、端末Ａ→端末Ｒ→端末ＣにＩＰデータグラムの送信する場合を例に説明する。端末Ｒが何らかの理由（シャドーイング、端末Ｒの移動）により端末Ａ→端末Ｒ間が通信不可能な状態が発生するまで、端末Ａでの端末ＲへのＩＰデータグラムの送信処理、端末Ｒから端末ＣへのＩＰデータグラムの転送の確認処理は第１実施形態と同様なので端末Ａ→端末Ｒ間で通信不可能な状態が発生してからの処理の説明をする。
図１９は端末Ａ→端末Ｒ間で通信不可能な状態が発生してからの処理を説明するためのする図であり、図２０は端末Ａ→端末Ｒ間で通信不可能な状態が発生してからの処理の説明するためのシーケンスチャートである。
（１） ブロードキャスト送信
図２０中の（１００）において、送信処理部３２０＃４には、端末Ｃ宛てのＩＰデータグラムが入力される。（１０２）において、送信処理部３２０＃４は、図１０Ｄに示すように、送信元が端末Ａ、宛先が端末Ｃについて、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４中のＩＰデータグラム情報のチェックフラグをＹｅｓ、カウンタを１増やす。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４を参照して、ＩＰデータグラムが中継端末により転送されているか否かを確認する。ここでは、端末Ａと端末Ｒの間の通信不可能な状態でありカウンタが閾値を越えているものとする。（１０４）において、送信処理部３２０＃４はＩＰヘッダを図１５に示したようにブロードキャスト用ＩＰヘッダに更新する。（１０６）において、送信処理部３２０＃４は、送信処理部８０＃４を介して、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを図１９中の（ａ）に示すようにブロードキャストする。
（２） ブロードキャスト受信
端末Ａの周辺にいた端末ＤがＩＰデータグラムを受信したものとする。（１０６）において、端末Ｂの受信処理部８２＃８はフレームを受信すると、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃８に出力する。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃８は、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃８を参照すると、当該ＩＰデータグラムが監視対象外であることが判別されるから、ＩＰデータグラムを受信処理部２２２＃８に出力する。受信処理部２２２＃８は、オプションヘッダに設定されている変更前宛先アドレス、変更前送信元アドレスを、ＩＰヘッダの宛先アドレス、送信元アドレスに設定し、ＩＰデータグラムヘッダを構成する。（１０８）において、受信処理部２２２＃８はデータ処理部１１４＃８にＩＰデータグラムを出力する。データ転送処理部１１４＃８は送信処理部３２２＃８に出力する。送信処理部３２０＃８は、図９中の（１２）〜（２０）と同様にして、送信処理部８０＃８を介して、図１９中の（ｂ）に示すように、フレームに収容されたＩＰデータグラムを端末Ｃに送信する。端末Ａ→端末Ｃの経路のルーティングテーブル１１７＃４が更新されるまで、（１００）〜（１１０）と同様の処理を行う。
（３） ルーティングテーブル１１７＃４が更新された場合（タイプＡ）
端末Ａ→端末Ｃの経路のルーティングテーブル１１７＃４が更新されたものとする。例えば、端末Ｒが元の位置に戻った場合、端末Ｄが中継端末となった場合である。ここでは、端末Ｒが元の位置に戻ることによりルーティングテーブル１１７＃４が更新されたものとする。（１２０）において、ルート管理部１０２＃４は端末Ａ→端末Ｃの経路のルーティングテーブル１１７＃４を更新すると共にＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に通知する。ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４は、端末Ａ→端末ＣについてのＩＰデータグラム情報を初期化する。（１２２）において、端末Ａの送信処理部３２０＃４にＩＰデータグラムが入力される。
（１２４）において、送信処理部３２２＃４は、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に新規監視ＩＰデータグラム情報を通知する。ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４に宛先アドレス、発信元アドレス、次ホップアドレスに該当するＩＰデータグラム情報の経路フラグをＮｏに設定して、ＩＰデータグラムの転送の監視を開始する。（１２６）において、送信処理部３２０＃４は送信処理部８０＃４を介して、図１９中の（ｃ）に示すように、端末Ｒにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
受信処理部２２２＃５はＩＰデータグラムを受け取ると、（１２８）において、転送処理部１１４＃５に出力する。（１３０）において、送信処理部３２０＃５は、ＩＰヘッダのオプションＩＤ及び識別ＩＤに端末Ａのアドレスを設定して、図１９中の（ｄ）に示すように送信処理部８０＃５を介して、端末Ｃにフレームに収容されたＩＰデータグラムを送信する。
ルーティングテーブル１１７＃４が更新されて、最初のＩＰデータグラムが送信されてからをタイプ２と呼ぶ。（１３０）において、受信処理部８２＃４は、端末Ｒから送信されたフレームを受信して、ＩＰデータグラムをＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４に出力する。（１３２）において、ＩＰデータグラム監視処理部１０８＃４は、（２２）と同様の処理をして、ＩＰデータグラム情報テーブル１１８＃４を更新する。（１３４）〜（１４０）において、（１２２）〜（１２８）と同様にして、端末Ａから端末ＲへＩＰデータグラムを送信する。
無線アドホックネットワークにおいて、経路上の端末が突然消滅（例えば、端末の電源断、端末の移動により中継機能を果たさなくなった）することが考えられる。このような場合であっても、直ちに他の隣接端末から通信を行うことができるためデータの送信なく通信を行うことができる。無線アドホックネットワークでは通信経路は刻一刻と変化する。このとき、複数の経路を事前に用意しておき、メインの経路が切断された場合に他の経路を選択し通信する方法が考えられる。このような場合、複数の経路が同時に使用不可能になった場合、実際には他の経路により通信が可能であるにも関わらず、通信できない状況となる。本実施形態では経路が切断されると、ＩＰデータグラムをブロードキャストするので、目的端末へ経路を有するＩＰデータグラムを受信した隣接端末が中継するので、データの損失を最小限にすることができる。
以上説明した本発明によれば、隣接端末が送信したＩＰデータグラムを受信して、隣接端末がＩＰデータグラムを転送したか否かを監視し、隣接端末間で通信が不能状態であれば、ＩＰデータグラムを保存して、通信が再開すると、保存したＩＰデータグラムを送信するので、データの損失を最小限にすることができる。
Claims (8)
- 無線端末装置であって、
所定のダイナミックルーティングプロコルに従って、各宛先アドレスについて、当該アドレスを宛先とするデータグラムを中継する中継無線端末装置のアドレスをルーティングテーブルに登録するルート監視処理部と、
前記ルーティングテーブルに従って、データグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置にデータグラムを送信する第１送信処理部と、
前記第１送信部が送信したデータグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置が送信した当該データグラムを受信することにより、当該データグラムが中継されたか否かを監視するデータグラム監視処理部と、
受信したデータグラムが自端末装置が中継すべきものである場合には、前記ルーティングテーブルに従って、当該データグラムの宛先アドレスに該当する無線端末装置にデータグラムを送信する第２送信処理部と、
を具備したことを特徴とする無線端末装置。 - 前記第１送信処理部は、前記データグラムが中継されていないと判断される場合には、当該データグラムと宛先アドレスが同一のデータグラムを保存部に保存し、前記ルーティングテーブルを参照して、当該データグラムの宛先アドレスについての中継無線端末装置のアドレスが更新されたとき、前記保存部に保存されている保存時刻の古いものからデータグラムを送信することを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
- 前記データグラム監視処理部は、中継無線端末装置が送信したデータグラムを受信することにより、自無線端末装置が送信したデータグラムの中継データグラム以外のデータグラムで輻輳状態であるか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
- 前記第１送信処理部は、前記データグラムが中継されていないと判断される場合には、当該データグラムと宛先アドレスが同一のデータグラムのヘッダの所定領域に設定されている宛先アドレスを他の領域に格納し、当該所定領域の宛先アドレスをブロードキャストアドレスに更新して、送信することを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
- 前記第１送信処理部は、データグラムの宛先アドレスに該当する中継無線端末装置が輻輳状態であると判断される場合には、当該データグラムのヘッダの所定領域に設定されている宛先アドレスを他の領域に格納し、当該所定領域の宛先アドレスをブロードキャストアドレスに更新して、送信することを特徴とする請求項３記載の無線端末装置。
- 前記第２送信処理部は、データグラムのヘッダにブロードキャストアドレスが設定されており、前記他の領域に宛先アドレスが格納されている場合には、当該宛先アドレスを前記所定領域に設定して、送信することを特徴とする請求項４記載の無線端末装置。
- 送信元アドレス、宛先アドレス及びカウンタを含む監視情報を格納するデータグラム監視テーブルを具備し、前記第１送信部は、データグラムを送信する際に、当該データグラムの送信元アドレス及び宛先アドレスに該当する前記カウンタをインクリメントし、当該カウンタが閾値を越えている場合に、当該データグラムと送信元アドレス及び宛先アドレスが同一のデータグラムが中継されていないものと判断し、前記データグラム監視部は、受信したデータグラムの宛先アドレス及び送信元アドレスに該当する監視情報のカウンタをリセットすることを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
- 前記ルート管理部は、前記プローキャストアドレスが設定されたデータグラムの中継データグラムが受信されたとき、当該中継データグラムの送信元アドレス及び宛先アドレスに該当する中継無線端末装置のアドレスを更新することを特徴とする請求項６記載の無線端末装置。
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