JP4033301B2

JP4033301B2 - マルチホップ無線ネットワークの経路制御方法および無線端末

Info

Publication number: JP4033301B2
Application number: JP2004062863A
Authority: JP
Inventors: 晴紀泉川; 忠行福原; 敬三杉山
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: JP2005252857A

Description

本発明は、マルチホップ無線ネットワークにおける経路制御方法および無線端末に係り、特に、テーブル駆動方式およびオンデマンド方式の各経路制御のメリットを兼ね備えた経路制御方法および無線端末に関する。

近年、マルチホップ無線ネットワークの実現に向けた研究が盛んに行われている。マルチホップ無線ネットワークとは、複数の無線端末（移動無線端末や固定無線端末、移動中継装置、固定中継装置を含む）のみで構成されるネットワーク、もしくは複数の無線端末と少なくとも一つの基地局とから構成されるネットワークの総称である。

複数の無線端末のみで構成されるマルチホップ無線ネットワークの場合、直接通信できない送信端末と宛先端末とは、その間に位置している少なくとも一つの無線端末を中継して通信を行う。複数の無線端末と一つ以上の基地局とから構成されるマルチホップ無線ネットワークでは、送信端末は基地局との間に位置している無線端末を中継して基地局と通信する。これは、マルチホップ無線ネットワークと従来のセルラー網もしくはインターネット網のようなネットワークとが接続される形態を表している。このようなマルチホップ無線ネットワークにおける経路制御手法は、テーブル駆動方式およびオンデマンド方式に大別できる。

テーブル駆動方式では、各無線端末が制御メッセージを用いて経路情報を一定周期もしくは経路が変更されるごとに交換するため、宛先と次ホップ端末とを対応付ける経路テーブルが各無線端末で保持されることになる。いずれかの無線端末で送信データが発生すると、この無線端末（送信端末）は経路テーブルを参照して次ホップ端末を決定し、データを転送するので、データ送信を直ぐに開始できる。また、テーブル駆動方式ではリンクの状態に応じた経路が構築されているために効率的な経路制御が可能になる。さらに、常時交換している経路情報を有効利用できるため、データの送受信頻度が高い場合に有利である。

オンデマンド方式では、非特許文献１に開示されているように、初めに送信端末が経路要求メッセージ(RREQ)をブロードキャストで送信する。このRREQを受信した中継端末も同様にRREQをブロードキャストする。各中継端末は、RREQを受け取った隣接端末を経路テーブルに登録することで送信端末への経路を把握する。宛先端末がRREQを受信すると、これを送信した隣接端末（中継端末）へ送信端末宛の経路応答メッセージ(RREP)を送信する。このRREPも各中継端末において経路テーブルに従って中継され、前記RREQとは逆の経路を辿って送信端末まで中継される。各中継端末は、前記RREPを中継した隣接端末を経路テーブルに登録することで宛先端末への経路を把握する。これらの手順を通して、中継端末は送信端末方向用および宛先端末方向用の経路表を作成することができる。送信端末がRREPを受信すると経路が確立されたことになり、通信が開始される。なお、RREQを受信した中継端末が宛先端末までの経路を既に知っている場合は、当該中継端末がRREPを送信端末へ代理で送信する。

特許文献１には、上記２方式を組み合わせた経路確立手法が開示されており、ここでは、頻繁に通信する可能性のある無線端末に対してはテーブル駆動方式が適用され、それ以外の無線端末に対してはオンデマンド方式が適用される。
特開2002-247088号公報 Charles E. Perkins, Elizabeth M. Belding-Royer, Samir R. Das,「Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing」Internet Draft, draft-ietf-manet-aodv-*.txt. Work in progress.

(1)テーブル駆動方式では、データの送受信頻度があまり高くない場合、データ量と比べ制御メッセージのオーバーヘッドが相対的に大きくなる。また、制御メッセージの頻繁な交換により、無線端末の電池寿命が短くなることも予想される。さらに、経路テーブルに経路情報を登録する無線端末の範囲を広くすると、電力消費や制御メッセージのオーバーヘッドが増加する。これとは逆に範囲を狭くすると、この範囲外への送信割合が増加してしまい、テーブル駆動方式の利点が損なわれる。

(2)非特許文献１に開示されたオンデマンド方式では、送信データが発生するたびにRREQのブロードキャストが開始されるため、当該メッセージのオーバーヘッドが大きくなると共にデータ送信開始までの遅延時間が長くなる。また、経路情報が経路テーブルに保持される時間が短いと、中継端末がRREQの宛先に関する経路情報を保持している確率が減る一方、保持時間が長いと、無線端末の移動や電源オフにより宛先情報が無効となっている確率が高くなる。さらに、オンデマンド方式では、送信端末、中継端末および宛先端末のいずれもが、現在の経路に関する経路情報しか保持できないので、新たな経路の探索時に、各無線端末が新たな経路に関する経路情報を保持している確率が低くなってしまう。

(3)特許文献１に開示された組み合わせ方式では、通信が実際に行われているか否かとは無関係に経路情報が維持されるので、従来のテーブル駆動型と同様の欠点が生じる。また、頻繁に通信を行う可能性のある無線端末を選別して登録する作業が別途に必要となる。

このように、テーブル駆動方式では、送信データの有無とは無関係に行われる周期的な制御メッセージ交換によるオーバーヘッドの増加が問題となる。一方、オンデマンド方式には、経路探索時のRREQのブロードキャストによるオーバーヘッドおよび通信開始までの遅延時間、さらには無効となった経路情報が参照されてしまい、経路探索のやり直しを余儀なくされ得るという問題がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、テーブル駆動方式およびオンデマンド方式の各経路制御のメリットを兼ね備えた経路制御方法および無線端末を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、マルチホップ無線ネットワーク上で、各無線端末が自身の経路情報にしたがってデータを転送する経路制御方法およびその無線端末において、以下の手順または手段を含むことを特徴とする。

(1)本発明の経路制御方法は、第１の経路テーブルに登録された経路情報にしたがって、所定の経路上でデータ転送を行う手順と、前記第１経路テーブルに登録されている経路情報を、その登録時から第１のライフタイムの経過後に第２経路テーブルへ移行させる手順と、前記第２経路テーブルに登録されている経路情報を、その登録時から第２のライフタイムの経過後に破棄する手順と、経路情報が前記第１経路テーブルに既登録のデータを受信した際に、当該経路情報の登録時を更新する手順と、経路情報が前記第１経路テーブルに未登録のデータを受信した際に、当該経路情報を前記第１経路テーブルへ登録する手順と、前記経路上の無線端末が周囲端末と経路情報を交換して、各無線端末が第１経路テーブル上で経路情報を共有する手順と、前記第１経路テーブルで経路情報を共有する無線端末間で、テーブル駆動方式の経路制御を実行する手順とを含む。

(2)本発明の無線端末は、第１および第２の経路テーブルと、前記第１の経路テーブルに登録された経路情報にしたがって、所定の経路上でデータ転送を行う手段と、前記第１経路テーブルの経路情報を、その登録時から第１のライフタイムの経過後に前記第２経路テーブルへ移行させる手段と、前記第２経路テーブルの経路情報を、その登録時から第２のライフタイムの経過後に破棄する手段と、経路情報が前記第１経路テーブルに既登録のデータを受信した際に、当該経路情報の登録時を更新する手段と、経路情報が前記第１経路テーブルに未登録のデータを受信した際に、当該経路情報を前記第１経路テーブルへ登録する手段と、前記第１経路テーブルの経路情報を周囲端末と交換して当該経路情報を共有する手段とを具備し、前記第１経路テーブルに経路情報が登録されている宛先との間でテーブル駆動方式の経路制御を実行する。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)送信データが発生すると経路がオンデマンド方式で探索され、経路が探索されるとテーブル駆動方式の経路制御が行われるので、送信データが発生していない状態での無駄な制御メッセージの交換が防止され、かつ無線端末の電力消費を抑えながら、経路上およびその周辺の無線端末間ではテーブル駆動方式による高速かつ効率的な経路制御が可能になる。また、無線端末の移動や電源オフによる経路変化に対して迅速かつ柔軟な対応が可能になる。
(2)経路上およびその周辺の無線端末間ではテーブル駆動方式の経路制御が実施されるので、複数の経路を同時に確立できるようになる。
(3)利用されない経路情報は第１経路テーブルから破棄されるので、無効になった経路情報に基づいて経路制御が進められることがない。
(4)ネットワーク内で通信を行う無線端末数が増加すると、それに応じて経路制御方式がテーブル駆動方式に近くなるため、「データの送受信頻度が高い場合に有利」というテーブル駆動方式の利点を反映できる。
(5)ネットワーク内で通信を行う無線端末数が減少すると、それに応じて経路制御方式がオンデマンド方式に近づくため、「データの送受信頻度が低い場合に有利」というオンデマンド方式の利点を反映できる。
(6)経路情報を経路テーブルに保持する時間がネットワークやフロー特性に応じて決定されるので、ネットワークの状態に応じた経路制御が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る無線端末の主要部の構成を示したブロック図であり、本発明の説明に不用な構成は、その図示が省略されてる。

送受信部１０は、RREQおよびRREPに代表される各種のシグナリングメッセージならびに通信データを送受信する。メッセージ判別部１１は、受信されたシグナリングメッセージの種別を判別する。経路テーブル１２には、第１および第２の経路テーブル１２１，１２２を含む複数の経路テーブルが用意されており、いずれの経路テーブルにも、図２に一例を示したように、宛先と次ホップ端末との関係が経路情報として登録されると共に、各経路情報の各経路テーブルへの登録期間を制限するためのライフタイムと、宛先までの距離を代表するホップ数とが登録されている。前記第１経路テーブル１２１には信頼性の高い経路情報のみが登録される。第２経路テーブル１２２には、前記第１経路テーブル１２１に登録されていた経路情報のうち、信頼性が低下したと予測される経路情報が、当該第１経路テーブル１２１から移行される。第１経路テーブル１２１から第２経路テーブル１２２へ移行された経路情報は当該第１経路テーブル１２１から破棄される。前記第２経路テーブル１２２に登録されている経路情報は、そのライフタイムの経過後に破棄される。

メッセージ生成部１４は、RREQ生成部１４１およびRREP生成部１４２、ならびに後述するS-RREPメッセージの生成部１４３、エラーメッセージの生成部１４４およびリンク状態広告メッセージの生成部１４５を含む各種メッセージの生成部を備えている。計時部１３は、経路情報の各経路テーブル１２１，１２２への登録時からの経過時間を計時する。経路テーブル管理部１５は、前記第１経路テーブル１２１の各経路情報を、そのライフタイムT1の経過後に前記第２経路テーブル１２２へ移行させると共に、前記第２経路テーブル１２２の各経路情報を、そのライフタイムT2の経過後に破棄する。

経路テーブル更新部１６は、各種のメッセージを受信した際に、その送信元を宛先とする経路情報を前記経路テーブル１２に更新登録する第１更新部１６１と、前記リンク状態広告メッセージで隣接端末から通知された経路情報を前記第１経路テーブル１２１に更新登録する第２更新部１６２と、受信データの経路情報が前記第１経路テーブル１２１以外に登録されていると、この経路情報を第１経路テーブル１２１に更新登録する第３更新部１６３とを含む。ルーティング部１７は、データを前記経路テーブル１２に登録されている経路情報にしたがって所定の次ホップ端末へ転送する。

次いで、本発明の動作をフローチャートに沿って説明する。ここでは、図１０に示したネットワークトポロジにおいて、送信端末Sが宛先端末Dとの間に経路を確立する場合を例にして説明する。

図３は、送信端末Sがデータ送信に先立って宛先端末Dとの間に経路Rを確立する「送信開始処理」の手順を示したフローチャートである。

ステップＳ１において、宛先の経路情報が第１経路テーブル１２１に既登録と判定されれば、ステップＳ１０へ進んでデータ通信が直ちに開始され、未登録と判定されればステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、前記宛先の経路情報が第２経路テーブル１２２に既登録であるか否かが判定される。経路情報が第２経路テーブル１２２に既登録であればステップＳ３へ進み、当該経路情報で指定されている次ホップ端末へRREQがユニキャストで送信される。このRREQには、その鮮度を代表する鮮度値Qとして、例えばシーケンス番号が登録されている。

ステップＳ４では、前記RREQが次ホップ端末に到着したか否かが、例えば当該次ホップ端末から返信されるリンク層の確認応答の有無に基づいて判定される。未着と判定されればステップＳ６へ進み、前記RREQが改めてブロードキャストで送信される。ステップＳ５では、後述するエラーメッセージの受信に備えて待機し、エラーメッセージが受信されなければステップＳ７へ進み、RREQの再送信間隔を規定する再送信タイマに基準値Trefがセットされ、その計時がスタートする。ステップＳ８では、後述する経路応答保留(Suspended-Route Reply:S-RREP)メッセージの受信に備える。なお、前記ステップＳ２において前記宛先の経路情報が第２経路テーブル１２２にも未登録と判定されれば直ちにステップＳ６へ進み、RREQがブロードキャストで送信される。

図４は、前記RREQを受信した各中継端末で実行される「RREQ受信処理」の手順を示したフローチャートである。

ステップＳ２１では、受信されたRREQがブロードキャストおよびユニキャストのいずれで送信されたかが判定される。送信端末Sが前記ステップＳ６でブロードキャストしたRREQを受信した中継端末であればステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、受信したRREQの経路情報が第１経路テーブル１２１に登録されているか否かが判定される。経路情報が第１経路テーブル１２１に既登録であればステップＳ２９へ進み、当該既登録の経路情報に基づいてRREPが生成され、前記送信端末Sへユニキャストで返信される。

前記RREQの経路情報が第１経路テーブル１２１に未登録であればステップＳ２３へ進み、当該RREQの送信元に関する経路情報として、前記送信端末Sのアドレスおよび当該RREQを送信した隣接端末のアドレスが、前記第１経路テーブル１２１に登録される。なお、第１経路テーブル１２１に登録される経路情報にはライフタイムT1が設定され、後に図９に関して説明するように、登録後の経過時間が前記ライフタイムT1を超過すると、当該経路情報は第１経路テーブル１２１から消去されて第２経路テーブル１２２へ移行される。前記ライフタイムT1は、受信したRREQに登録されているTTL(Time To Live：当該メッセージの転送可能なホップ数)、データ受信間隔、通信継続回数、経路変更回数あるいはRTT(Round Trip Time:往復遅延時間)といった、ネットワークやフロー特性に基づいて動的にあるいは固定的に適正値に設定できる。ステップＳ２４では、前記RREQの経路情報が第２経路テーブル１２２に登録されているか否かが判定される。未登録であればステップＳ２５へ進んで前記RREQがブロードキャストで送信（中継）される。既登録であればステップＳ２６へ進み、この経路情報にしたがって前記RREPがユニキャストで送信される。

一方、前記ステップＳ２１において、RREQがユニキャストで送信されていると判定されればステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、当該RREQの送信端末Sを宛先とする経路情報が、前記第１経路テーブル１２１に前記ライフタイムT1と共に登録される。ステップＳ３１では、RREQの経路情報が第１経路テーブル１２１に登録されているか否かが判定される。既登録であればステップＳ３２へ進み、当該既登録の経路情報に基づいてRREPが生成され、前記送信端末Sへユニキャストで返信される。

前記RREQの経路情報が第１経路テーブル１２１に未登録であればステップＳ３３へ進み、前記RREQの経路情報が第２経路テーブル１２２に登録されているか否かが判定される。未登録であればステップＳ３４へ進み、前記RREQに登録されている鮮度値Qが抽出される。ステップＳ３５では、前記鮮度値Qの登録されたエラーメッセージが前記送信端末Sに返信される。

前記ステップＳ３３において、RREQの経路情報が第２経路テーブル１２２に既登録と判定されればステップＳ３６へ進み、このRREQに登録されている鮮度値Qと第２経路テーブル１２２の前記宛先に関する経路情報の鮮度値Qとが比較される。両者が同一またはRREQに登録されている鮮度値Qの方が新しければ、ステップＳ３８へ進んでRREQがユニキャストで送信される。第２経路テーブル１２２に登録されている鮮度値Qの方が新しければ、ステップＳ３７でRREQの鮮度値Qを第２経路テーブル１２２に既登録の鮮度値Qに更新した後に前記ステップＳ３８へ進む。ステップＳ３９では、前記RREQが次ホップ端末に到着したか否かが判定される。未着と判定されればステップＳ４０へ進み、RREQが改めてブロードキャストで送信される。

図５は、前記中継端末がステップＳ３５で送信するエラーメッセージを受信した各中継端末で実行される「エラーメッセージ受信処理」の手順を示したフローチャートである。

ステップＳ５１では、前記エラーメッセージの元となったRREQをユニキャストで送信した無線端末のいずれかから前記RREQを再送信させるにあたり、最新の経路情報に基づいてRREQをユニキャストした無線端末にブロードキャストで再送信させるために、受信したエラーメッセージに登録されている鮮度値Qが、前記RREQに関する第２経路テーブル１２２上の経路情報の鮮度値Qと比較される。経路情報が最新ではなかった無線端末では両者が一致しないのでステップＳ５５へ進み、送信端末方向の次ホップ端末へ前記エラーメッセージが転送される。

これに対して、経路情報が最新であった無線端末では両者が一致するのでステップＳ５２へ進む。ステップＳ５２では、送信端末Sに対して依頼するRREQの再送信に関する保留時間の指標となる予測時間T3が決定される。この予測時間T3は、例えば前記第２経路テーブル１２２の経路情報に登録されている宛先までのホップ数の関数として求めることができ、前記再送信タイマに設定される基準値Trefよりも大きな値に設定される。ステップＳ５３では、前記予測時間T3の登録されたS-RREPが送信端末Sへ送信される。このS-RREPを中継した各無線端末では、当該S-RREPを転送した隣接端末およびその宛先（送信端末S）の組み合わせが、前記第１経路テーブル１２１に経路情報として登録される。この経路情報に関しても、前記と同様にライフタイムT1が設定される。ステップＳ５４では、RREQが改めてブロードキャストで再送信される。

図３へ戻り、前記送信端末Sは中継端末が前記図４のステップＳ３５で返信したエラーメッセージをステップＳ５で受信すると、ステップＳ６においてRREQをブロードキャストで再送信する。また、中継端末が前記図５のステップＳ５３で送信したS-RREPをステップＳ８で受信すると、RREQの再送信を保留するためにステップＳ１２へ進み、前記再送信タイマを前記予測時間T3（＞Tref）に更新する。その結果、前記中継端末がRREQのユニキャストに失敗し、その後改めてブロードキャストでRREQを送信した場合には、このRREQへの応答に期待して、送信端末SからのRREQの再送信が保留されることになる。

ステップＳ９では、前記RREQに応答して返信されるRREPが受信されたか否かが判定される。送信端末SがRREPを受信できれば、図１１に示したように、送信端末Sと宛先端末Dとの間に経路Rが確立されるので、ステップＳ１０へ進んでデータ送信が開始される。RREPを受信できずにステップＳ１１で前記再送信タイマがタイムアウトすれば、ステップＳ６へ戻ってRREQがブロードキャストで再送信される。

図６は、前記RREQを受信した宛先端末Dで実行される「RREP送信処理」の手順を示したフローチャートであり、自身宛のRREQが受信されると、ステップＳ６１では、送信端末Sの経路情報が前記タイフタイムT1と共に第１経路テーブルに登録される。ステップＳ６２では、RREPがユニキャストで前記送信端末Sへ返信される。このRREPが送信端末Sへ到着すれば、図１１に示したように、送信端末Sと宛先端末Dとの間に経路Rが確立される。

図７は、経路Rの確立後に送信端末Sから送信されたデータを中継あるいは受信した各無線端末において、当該データの中継処理あるいは受信処理と平行して行われる「経路テーブル更新処理」の手順を示したフローチャートである。

ステップＳ７１では、受信したデータの経路情報が、前記第１経路テーブル１２１および第２経路テーブル１２２のいずれに登録されているのかが判定される。第１経路テーブル１２１に格納されていればステップＳ７２へ進み、第１経路テーブル１２１の当該経路情報と対応付けられたライフタイムT1が更新（初期化）される。

これに対して、受信したデータの経路情報が、前記第２経路テーブル１２２（または、それ以外の経路テーブル）に登録されていればステップＳ７３へ進み、当該経路情報がライフタイムT1と共に第１経路テーブル１２１に新規登録される。この結果、本実施形態では通信中の経路R上に位置する無線端末（図２では、無線端末S，１〜６，D）では、当該経路Rに関する経路情報が第１経路テーブル１２１に登録されることになる。

図８は、前記第１経路テーブル１２１に経路情報が登録されている経路R上の無線端末から周期的に送信されるリンク状態広告メッセージを受信した各無線端末で実行される「リンク状態広告受信処理」の手順を示したフローチャートである。本実施形態では、リンク状態広告メッセージに、これを送信する無線端末の第１経路テーブル１２１に登録されている経路情報またはネットワークトポロジが登録されている。本実施形態では、前記リンク状態広告メッセージの到達範囲を制限するために、その転送ホップ数が「１」に制限されているので、当該メッセージは隣接端末のみで受信される。

ステップＳ８１では、受信したリンク状態広告に登録されている経路情報が第１経路テーブル１２１に登録される。ステップＳ８２では、前記リンク状態広告に対する応答メッセージが返信される。上記処理が定期的に繰り返されることにより、経路R上の各無線端末およびその隣接端末には同じ経路情報が登録されるので、図１２において破線で囲んだ無線端末S，１〜１５，Dを含む領域W内では、実質的にテーブル駆動式の経路制御が可能になる。

したがって、経路Rでの通信中に、例えば無線端末２が無線端末１４を宛先とするデータを送信する場合でも、無線端末２から無線端末１４へ至る経路は各無線端末に登録済みなので、改めてRREQメッセージを送信して経路を確立することなく、直ちにデータ送信を開始できる。

同様の理由で、図１３に一例を示したように、前記経路Rでの通信中に無線端末４が遠方へ移動して無線端末３，４間でリンク切断が生じても、無線端末３は自身の経路テーブル１２に登録されている経路情報に基づいて、すなわちテーブル駆動方式により、無線端末１２，１３を経由して無線端末５へ至る迂回経路R1を直ちに確立できるので、この場合にもRREQメッセージ等のシグナリングメッセージの送信が不要になる。

なお、本実施形態では経路上の無線端末とその周囲端末とに第１経路テーブル１２１上で経路情報を共有させるために、前記リンク状態広告メッセージを送受信するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、ベルマンフォードアルゴリズムやダイクストアルゴリズム等の最短経路探索用のアルゴリズムを実行して経路情報を共有化させても良い。

図９は、各無線端末が自身の第１および第２経路テーブル１２１，１２２に登録されている各経路情報のライフタイムT1，T2を監視し、各ライフタイムを超過した経路情報を処分する「経路テーブル監視処理」の手順を示したフローチャートである。

ステップＳ９１では、第１経路テーブル１２１上にライフタイムT1のタイムアウトした経路情報が存在するか否かが判定され、存在すればステップＳ９２へ進み、当該経路情報が第２経路テーブル１２２へ移行される。ステップＳ９３では、この経路情報に第２経路テーブル１２２上でライフタイムT2が新規に設定される。

このライフタイムT2は前記ライフタイムT1と同様に、ネットワークやフロー特性に基づいて動的にあるいは固定的に適正値に設定できるのみならず、さらには第１経路テーブル１２１に保持されていた時間T4や経路として用いられていた時間T5の関数として設定しても良い。そして、ライフタイムT2を例えば前記保持時間T4の関数として設定するのであれば、保持時間T4が長いほどT2も長くなるような関数を採用する。これは、前記保持時間T4が長いということは、その無線端末と周辺端末群との相対的な移動速度や移動方向が同様であり、この関係が通信終了後も維持される可能性が高いという観察結果に基づく。

ステップＳ９４では、第２経路テーブル１２２上にライフタイムT2のタイムアウトした経路情報が存在するか否かが判定され、存在すればステップＳ９５へ進み、当該経路情報が破棄される。

なお、本発明は図１４、１５に示したように、複数の経路が同時に確立される場合にも適用できる。図１４に示したように、送信端末S1と宛先端末D1とを結ぶ第１経路R1と共に、送信端末S2と宛先端末D2とを結ぶ第２経路R2が確立され、その後、各経路R1，R2上の無線端末から前記リンク状態広告メッセージが送信されて第１経路テーブル１２１の経路情報が共有化されると、図１５に示したように、各経路R1，R2上の無線端末およびその隣接端末を含む領域W内で、実質的にテーブル駆動式の経路制御が可能になる。

さらに、図１４に示したように複数の経路R1，R2が確立される場合であっても、図１６に示したように、第１経路テーブル１２１上で経路R1，R2ごとに各経路情報を識別子で区別し、第１経路R1を含む第１エリアW1と第２経路R2を含む第２エリアW2とで異なる経路情報に従って経路制御が行われるようにしても良い。

本発明に係る無線端末の主要部の構成を示したブロック図である。経路テーブルに登録される経路情報の一例を示した図である。「送信開始処理」のフローチャートである。「RREQ受信処理」のフローチャートである。「エラーメッセージ受信処理」のフローチャートである。「RREP送信処理」のフローチャートである。「経路テーブル更新処理」のフローチャートである。「リンク状態広告受信処理」のフローチャートである。「経路テーブル監視処理」のフローチャートである。マルチホップ無線ネットワークの一例を示した図である。送信端末と宛先端末との間に確立される経路の一例を示した図である。テーブル駆動方式の経路制御が適用される領域を示した図である。迂回経路が確立される様子を示した図である。複数組の送信端末と宛先端末との間に経路が確立されている状態を示した図である。テーブル駆動方式の経路制御が適用される領域を示した図である。経路ごとに経路情報を区別した場合に、テーブル駆動方式の経路制御が適用される領域を示した図である。

符号の説明

１０…受信部
１１…メッセージ判別部
１２…経路テーブル
１３…計時部
１４…メッセージ生成部
１５…経路テーブル管理部
１６…経路テーブル更新部

Claims

マルチホップ無線ネットワーク上で、各無線端末が自身の経路情報にしたがってデータを転送する経路制御方法において、
各無線端末が第１および第２経路テーブルを備え、
送信端末が宛先端末へ経路要求メッセージを送信する手順と、
中継端末が前記経路要求メッセージを中継する手順と、
前記経路要求メッセージを中継した中継端末が第１経路テーブルに経路情報を登録する手順と、
第１経路テーブルに経路情報を有する無線端末が周囲端末と経路情報を交換して、各無線端末が第１経路テーブル上で経路情報を共有する手順と、
前記第１経路テーブルで経路情報を共有する無線端末間で、テーブル駆動方式の経路制御を実行する手順と、
各無線端末において、前記第１経路テーブルに登録されている経路情報を、その登録時から第１のライフタイムの経過後に第２経路テーブルへ移行させる手順と、
各無線端末において、前記第２経路テーブルに登録されている経路情報を、その登録時から第２のライフタイムの経過後に破棄する手順とを含み、
前記送信端末が経路要求メッセージを送信する手順が、
送信データの宛先の経路情報が第１経路テーブルには未登録で第２経路テーブルには既登録であると、当該既登録の経路情報に基づいて経路要求メッセージをユニキャストで送信する手順と、
宛先の経路情報が第１および第２経路テーブルのいずれにも未登録であると、経路要求メッセージをブロードキャストで送信する手順とを含むことを特徴とするマルチホップ無線ネットワークの経路制御方法。
前記中継端末が前記経路要求メッセージを中継する手順が、
ブロードキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルに既登録であると経路応答メッセージを返信する手順と、
ブロードキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルには未登録で第２経路テーブルには既登録であると、当該経路要求メッセージを前記既登録の経路情報に基づいてユニキャストで送信する手順と、
ブロードキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１および第２経路テーブルのいずれにも未登録であると、当該経路要求メッセージをブロードキャストで送信する手順とを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップ無線ネットワークの経路制御方法。
前記中継端末が前記経路要求メッセージを中継する手順がさらに、
ユニキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルに既登録であると経路応答メッセージを返信する手順と、
ユニキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルには未登録で第２経路テーブルには既登録であると、当該経路要求メッセージを前記既登録の経路情報に基づいてユニキャストで送信する手順と、
ユニキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１および第２経路テーブルのいずれにも未登録であると、エラーメッセージを返信する手順とを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップ無線ネットワークの経路制御方法。
前記第１のライフタイムが第２のライフタイムよりも短いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマルチホップ無線ネットワークの経路制御方法。
前記第１経路テーブルでは、各経路情報が経路ごとに異なる識別子で管理され、前記経路制御は、同一の識別子で管理されている経路情報に基づいて実行されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のマルチホップ無線ネットワークの経路制御方法。
マルチホップ無線ネットワーク上で経路情報にしたがってデータを転送する無線端末において、
第１および第２経路テーブルと、
送信端末として宛先端末へ経路要求メッセージを送信する手段と、
中継端末として前記経路要求メッセージを中継する手段と、
中継した経路要求メッセージに基づいて第１経路テーブルに経路情報を登録する手段と、
第１経路テーブルに登録されている経路情報を周囲の無線端末と交換して、各無線端末と第１経路テーブル上で経路情報を共有する手段と、
前記第１経路テーブルで経路情報を共有する無線端末間で、テーブル駆動方式の経路制御を実行する手段と
前記第１経路テーブルに登録されている経路情報を、その登録時から第１のライフタイムの経過後に第２経路テーブルへ移行させる手段と、
前記第２経路テーブルに登録されている経路情報を、その登録時から第２のライフタイムの経過後に破棄する手段とを含み、
前記送信端末として経路要求メッセージを送信する手段が、
送信データの宛先の経路情報が第１経路テーブルには未登録で第２経路テーブルには既登録であると、当該既登録の経路情報に基づいて経路要求メッセージをユニキャストで送信する手段と、
宛先の経路情報が第１および第２経路テーブルのいずれにも未登録であると、経路要求メッセージをブロードキャストで送信する手段とを含むことを特徴とするマルチホップ無線ネットワークの無線端末。
前記中継端末が経路要求メッセージを中継する手段が、
ブロードキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルに既登録であると経路応答メッセージを返信する手段と、
ブロードキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルには未登録で第２経路テーブルには既登録であると、当該経路要求メッセージを前記既登録の経路情報に基づいてユニキャストで送信する手段と、
ブロードキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１および第２経路テーブルのいずれにも未登録であると、当該経路要求メッセージをブロードキャストで送信する手段とを含むことを特徴とする請求項６記載のマルチホップ無線ネットワークの無線端末。
前記中継端末が前記経路要求メッセージを中継する手段がさらに、
ユニキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルに既登録であると経路応答メッセージを返信する手段と、
ユニキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１経路テーブルには未登録で第２経路テーブルには既登録であると、当該経路要求メッセージを前記既登録の経路情報に基づいてユニキャストで送信する手段と、
ユニキャストされた経路要求メッセージの経路情報が第１および第２経路テーブルのいずれにも未登録であると、エラーメッセージを返信する手段とを含むことを特徴とする請求項７に記載のマルチホップ無線ネットワークの経路制御方法。
前記第１のライフタイムが第２のライフタイムよりも短いことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のマルチホップ無線ネットワークの無線端末。
前記第１経路テーブルでは、各経路情報が経路ごとに異なる識別子で管理され、前記経路制御は、同一の識別子で管理されている経路情報に基づいて実行されることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載のマルチホップ無線ネットワークの無線端末。