JP3939976B2 - マルチホップ無線ルーティング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチホップ無線ネットワークに関し、特に、ルーティングのための無線中継局を選択する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
マルチホップ無線ネットワークとは、各無線局に中継機能を持たせ、直接通信できない複数の無線局の間に存在する無線局を無線中継局として用いることで、それら直接通信できない無線局間の通信を実現するネットワークである。これを図4を参照して説明すると、無線局Aの通信エリアAa内には無線局B,Cが存在しており、無線局Aは無線局B,Cとは直接通信できる。一方、無線局Dは無線局AのエリアAa内に存在しないため、無線局Aは無線局Dとは直接通信することができない。しかしながら、無線局Dは無線局Bの通信エリアAb内にあるから、無線局Bを中継局とすることで、無線局Aは無線局Dとの通信が可能となる。このようなマルチホップ無線ネットワークは、例えば、無線LAN(Local Area Network)などに適用可能である。
【0003】
マルチホップ無線ネットワークにおけるルーティングのプロトコルの一つに、テーブル駆動型(Table-Driven)プロトコルがある。このプロトコルでは、各無線局が予め経路情報テーブルを有するため、高速な接続が可能である。
【0004】
このテーブル駆動型プロトコルの一つであるOLSR(Optimized Link State Routing)では、多数の無線局に向けて共通の情報を伝送する場合、無線中継局として利用可能な複数の無線局のうち、通信可能な無線局数の多い無線局を、無線中継局として選択する。このように、一つの情報をより多数の無線局に転送することで、情報伝送のための帯域消費が必要最小限度に抑制され、情報伝送効率の向上が図られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記OLSRでは、無線中継局とその情報転送先の無線局との間の通信安定度が低い場合には、再接続や情報の再伝送などが必要となり、情報伝送にかかる帯域消費が却って増大してしまうという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるマルチホップ無線ネットワークにおけるルーティング方法は、無線発信局の通信エリア内にあるエリア内無線局から周期的に送信されるHelloパケットの受信回数に基づいて定められる前記エリア内無線局と前記Helloパケットの受信先の他の無線局との間の通信安定度を示す情報を取得するステップと、前記通信安定度に基づいて、前記エリア内無線局の中から情報の伝送経路を構築する前記無線中継局を1つ選択するステップと、を備える。
【0007】
すなわち、本発明にかかるルーティング方法では、無線中継局の候補となる無線局から周期的に送信されるHelloパケットの受信回数に基づいて定められる、その無線局とHelloパケットの受信先の無線局との間の通信安定度に基づいて無線中継局が1つ選択されるから、それらの間における再接続や情報の再伝送が抑制され、それに伴う帯域消費の増大が抑制される。
【0008】
また、本発明にかかる上記ルーティング方法における上記無線中継局を選択するステップでは、所定レベルより高い通信安定度でエリア内無線局が通信可能な上記他の無線局の数が最も多い無線中継局が1つ選択されるのが好適である。
【0009】
これにより、一つの情報をより多数の無線局に良好な通信状態で転送することができ、帯域消費を必要最小限度に抑制することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態にかかるマルチホップ無線ネットワークの無線局10のブロック図、また図2は、各無線局10が備える経路情報の一例を示す図である。
【0011】
図1の実施形態にかかる無線局10は、所定の情報を発信する無線発信局としての機能、無線発信局からの情報を受信する無線受信局としての機能、および、無線発信局とその無線発信局の通信エリア内に無い無線受信局との間で伝送される情報を中継する無線中継局としての機能を有する。このうちどの局として機能するかは、無線局10の演算処理部12の受け取った制御情報(例えば受信したパケットのヘッダに含まれる無線中継局あるいは無線受信局のアドレスを示す情報等)により決定される。
【0012】
無線局10は、無線局10各部の制御を司るとともに、上記局機能の選択処理やルーティング処理、ベースバンド信号の生成/取得処理などを行う演算処理部(例えばCPU等)12と、他の無線局あるいはAPとの間の通信のための処理(例えば変調/復調、増幅、フィルタリング、A/D変換、D/A変換等)を行う無線通信部14と、演算処理にかかる各種情報を記憶する記憶部(例えばRAM、ROM、ハードディスク等)16と、情報の送信周期/受信周期を計測するための周期タイマ18と、他の無線局との通信を行うためのアンテナ20と、を備える。
【0013】
無線局10が無線中継局として機能する場合、演算処理部12は、受信した情報が無線通信部14から転送先(すなわち無線受信局)に向けて転送されるよう、各部を制御する。この場合、演算処理部12自身もその情報を取得し、無線中継局においてその情報に基づいた各種処理が実行されるよう構成することができる。
【0014】
また演算処理部12は、図示しない入力部からの入力操作などに基づいて情報送信要求を示す制御情報を取得した場合、無線局10を無線発信局として機能させる処理を行う。より具体的には、情報の伝送経路を決定するルーティング処理や、伝送する情報のベースバンド信号を生成する処理等を行う。
【0015】
このうち、ルーティング処理は、記憶部16に記憶される経路情報に基づいて行われる。ここで図2を参照して経路情報の一例について説明する。経路情報には、
(a)自局と直接通信可能な自局の通信エリア内にあるエリア内無線局(以下、ある無線局と直接通信可能な無線局をその無線局の第1Hop局と称する)を示す情報、
(b)自局とその第1Hop局との通信安定度を示す情報、
(c)自局の第1Hop局と直接通信可能な他の無線局(以下、ある無線局と無線中継局を一つ介して通信可能な無線局をその無線局の第2Hop局と称する)を示す情報、および
(d)自局の第1Hop局と自局の第2Hop局との通信安定度を示す情報
を含む。
【0016】
演算処理部12は、経路情報を、各第1Hop局から受信した情報に基づいて取得する。本実施形態にかかるマルチホップ無線ネットワークに属する各無線局10は、経路情報を生成するための情報(例えばパケット情報;以下このパケット情報をHelloパケットと称する)を共通の通信チャネルで送信するように構成されている。Helloパケットは、発信元の無線局を識別可能な情報(例えば無線局のアドレス)を含む。このため、演算処理部12は、受信したHelloパケットに含まれる発信元の無線局を識別可能な情報として、上記(a)の自局の第1Hop局を示す情報を取得することができる。
【0017】
また各無線局10は、Helloパケットを所定の時間間隔(例えば1秒)で周期的に送信する。このため、演算処理部12は、第1Hop局からのHelloパケットの単位時間あたりの受信回数として、上記(b)の第1Hop局との通信安定度を取得することができる。例えば、A局が、送信間隔が1秒に設定されたHelloパケットを、B局から10秒間に9回取得できた場合、B局から10秒間に10回送信されたはずのHelloパケットを9回受信できたことになるから、A局とB局との通信安定度は、9/10=0.9となる。また図2の例では、通信安定度を、複数段階に区分している。例えば、通信安定度0.4未満をグレード1、通信安定度0.4以上0.7未満をグレード2、通信安定度0.7以上をグレード3と区分することができる。なお、Helloパケットの送信間隔は、全無線局10で共通としてもよいし、無線局毎に設定してもよい。後者の場合は、Helloパケットに、送信間隔を示す情報を含めればよい。
【0018】
また各無線局10は、上述のようにして取得した、自局の第1Hop局を示す情報、およびその第1Hop局との間の通信安定度を示す情報を、Helloパケットに含めて送信する。他局(すなわち自局の第1Hop局)から受信した「第1Hop局を示す情報」は、自局の第2Hop局を示す情報に相当し、また「第1Hop局との間の通信安定度を示す情報」は、自局の第1Hop局と第2Hop局との通信安定度を示す情報に相当する。こうして、演算処理部12は、他局より受信したHelloパケットから、上記(c)の自局の第2Hop局を示す情報、および上記(d)の自局の第1Hop局と第2Hop局との通信安定度を示す情報を取得することができる。
【0019】
演算処理部12は、こうして取得した上記(a)〜(d)の情報を、図2に示すような経路情報として記憶部16に格納する。また、自局を示す情報、自局の第1Hop局を示す情報、およびその第1Hop局との間の通信安定度を示す情報を含むHelloパケットを、所定の周期で、自局の通信エリアに向けて送信(放送)するための処理は、演算処理部12によって行われる。なお、受信したHelloパケットには、他局(第1Hop局)の第1Hop局(すなわち自局の第2Hop局)としての自局に関する情報が含まれるが、演算処理部12がこれを記憶部16に格納する経路情報に含めないようにすることは容易である。
【0020】
次に、演算処理部12によるルーティング処理の一例について図3を参照して説明する。図3は、なるべく少ないトラフィック量で複数の無線局(直接または中継によって通信可能な全無線局)に 同一内容の情報を配信するためのルーティング処理の例である。
【0021】
演算処理部12は、情報伝送要求を受け取ると(ステップS10)、第1Hop局の中から無線中継局を決定し(ステップS20)、ルーティング処理のための情報(例えばヘッダ情報)を含む伝送情報を生成する(ステップS30)。
【0022】
ステップS20において、演算処理部12は、第1Hop局が一つだけであるときは(ステップS21)、その第1Hop局を無線中継局とする(ステップS22)。
【0023】
また演算処理部12は、第1Hop局のうち、自局との通信安定度が所定レベルより高い(例えばグレード3の)第1Hop局が一つだけであるときは(ステップS23)、その第1Hop局を無線中継局とする(ステップS24)。
【0024】
また演算処理部12は、第1Hop局のうち、自局との通信安定度が所定レベルより高い(例えばグレード3の)第1Hop局が複数あるときは(ステップS25)、それら複数の第1Hop局のうち、それとの通信安定度が所定レベルより高い(例えばグレード3の)第2Hop局数の最も多いものを選択し、これを無線中継局とする(ステップS26)。
【0025】
ステップS21,S23およびS25のいずれにも該当しない場合は、演算処理部12は、第1Hop局のうち通信安定度の最も高い第1Hop局を無線中継局とする(ステップS27)。
【0026】
そして、演算処理部12は、経路情報に登録された第2Hop局から、経路情報上記ステップS21〜S27で決定された無線中継局(第1Hop局)およびそれと通信可能な第2Hop局をルーティング処理の対象から除外したときに、経路情報に登録された第2Hop局が残存している場合には、上記ステップS21に戻る(ステップS28)。上記ステップS21〜S28は、全ての第2Hop局について無線中継局が決定されるまで繰り返し行われる。
【0027】
なお、演算処理部12は、第1Hop局のうち、通信安定度が所定レベルより高い(例えばグレード3の)第1Hop局が複数あるとき(ステップS25)の処理として、上記ステップS26に替えて、第2Hop局との通信安定度を該安定度のレベルに応じて重み付けして第1Hop局毎に加算し、その結果が最も高い第1Hop局を無線中継局と決定するようにしてもよい。例えば、グレード3を3点、グレード2を2点、またグレード1を1点とし、第1Hop局毎に点数の合計を算出して比較すればよい。
【0028】
このように、本実施形態にかかる無線局10は、その第1Hop局と第2Hop局との通信安定度に応じて、情報の伝送経路を決定する。これにより、第1Hop局と第2Hop局との間における再接続や情報の再伝送が抑制され、それに伴う帯域消費の増大が抑制される。
【0029】
本実施形態にかかる無線局10は、情報処理装置(例えばパーソナルコンピュータ等;図示せず)とそれに接続(または内蔵)した無線通信装置(例えば情報処理装置に着脱自在な無線LANカード、無線LAN装置等;図示せず)として構成することができる。この場合、演算処理部12、記憶部16および周期タイマ18は、情報処理装置の一部(CPU、メモリ等)として、また無線通信部14は無線通信装置の一部として、構成することができる。さらにこの場合、情報処理装置のメモリやハードディスク等のプログラム保持部に保持させたプログラムに従って、演算処理部12に、上記各処理(すなわち、無線発信局、無線中継局、および無線受信局としての上記各処理)を行わせることができる。このプログラムは、例えば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体(例えばCD−ROMやDVD、MO等)に格納され、情報処理装置に接続(または内蔵)されたリムーバブルデバイスによって読み出され、プログラム保持部にインストールされる。
【0030】
また無線局10を、上記各構成要素(演算処理部12、無線通信部14、記憶部16および周期タイマ18)を全て一体化した無線通信装置として構成することも可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチホップ無線ネットワークにおいて情報伝送に伴う帯域消費が抑制される。その結果、情報伝送速度が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態にかかるマルチホップ無線ネットワーク用無線局のブロック図である。
【図2】 本発明の実施形態にかかるマルチホップ無線ネットワーク用無線局に保持される経路情報の一例を示す図である。
【図3】 本発明の実施形態にかかるマルチホップ無線ネットワーク用無線局におけるルーティング方法のフローチャートである。
【図4】 マルチホップ無線ネットワークの一例を示す図である。
【符号の説明】
10 無線局(無線通信装置)、12 演算処理部、14 無線通信部、16記憶部、18 周期タイマ、20 アンテナ。
Claims (5)
- 無線発信局と、該無線発信局の通信エリア外にある無線受信局とが、該無線発信局の通信エリア内の無線中継局を中継して通信するマルチホップ無線ネットワークにおけるルーティング方法において、
無線発信局の通信エリア内にあるエリア内無線局から周期的に送信されるHelloパケットの受信回数に基づいて定められる前記エリア内無線局と前記Helloパケットの受信先の他の無線局との間の通信安定度を示す情報を取得するステップと、
前記通信安定度に基づいて、前記エリア内無線局の中から情報の伝送経路を構築する無線中継局を1つ選択するステップと、
を備えるルーティング方法。 - 前記無線中継局を選択するステップでは、所定レベルより高い通信安定度でエリア内無線局が通信可能な前記他の無線局の数が最も多い無線中継局が1つ選択されることを特徴とする請求項1に記載のルーティング方法。
- 無線発信局と、該無線発信局の通信エリア外にある無線受信局とが、該無線発信局の通信エリア内の無線中継局を中継して通信するマルチホップ無線ネットワークにおけるルーティング方法を実現するためのプログラムにおいて、コンピュータに、
無線発信局の通信エリア内にあるエリア内無線局から周期的に送信されるHelloパケットの受信回数に基づいて定められる前記エリア内無線局と前記Helloパケットの受信先の他の無線局との間の通信安定度を示す情報を取得するステップと、
前記通信安定度に基づいて、前記エリア内無線局の中から情報の伝送経路を構築する無線中継局を1つ選択するステップと、
を実行させるためのプログラム。 - 無線発信局と、該無線発信局の通信エリア外にある無線受信局とが、該無線発信局の通信エリア内の無線中継局を中継して通信するマルチホップ無線ネットワークで用いられる無線通信装置において、
無線発信局の通信エリア内にあるエリア内無線局から周期的に送信されるHelloパケットの受信回数に基づいて定められる前記エリア内無線局と前記Helloパケットの受信先の他の無線局との間の通信安定度を示す情報を取得し、その通信安定度に基づいて前記エリア内無線局の中から情報の伝送経路を構築する無線中継局を1つ決定する無線中継局決定部を備えることを特徴とする無線通信装置。 - 請求項4に記載の無線通信装置であって、
他の無線局から受け取った無線中継局を示す情報に基づいて無線中継局として機能するための処理を行う演算処理部を備えることを特徴とする無線通信装置。
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