JP4124099B2

JP4124099B2 - 通信端末および通信ネットワーク

Info

Publication number: JP4124099B2
Application number: JP2003380814A
Authority: JP
Inventors: 信之中村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: JP2005150788A

Description

本発明は、複数の通信端末によって構成されるアドホックネットワーク等の通信ネットワーク、およびこの通信ネットワークを構成する通信端末に関し、特に通信ネットワークにおいてのルーティング技術に関する。

アドホックネットワークでは、ネットワーク内のそれぞれの端末がルータ機能を有し、ソース端末とデスティネーション端末の間の適当な端末（中継端末）によって通信経路（パス）が形成され、このような中継端末がソース端末から送信されたパケットをデスティネーション端末に中継することで、ソース端末とデスティネーション端末の通信がなされる。このようなアドホックネットワークにおいてのルーティング技術には、１つの通信経路を形成して通信するシングルパスルーティング技術（例えば非特許文献１参照）と、複数の通信経路を形成することによって、無線の不安定な経路が切断された場合でも、他の経路を用いての通信の継続を可能とし、通信の安定性を確保できるマルチパスルーティング技術（例えば非特許文献２参照）とがある。

「Ad hoc On-Demand Distance Vector(AODV) Routing」，インターネットＵＲＬ：＜http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt＞（［平成１５年１０月１６日検索］）「On-demand Multipath Distance Vector Routing in AD Hoc Networks」，インターネットＵＲＬ：＜http://www.cs.sunysb.edu/~samir/Pubs/icnp-01.pdf＞（［平成１５年１０月１６日検索］）

しかしながら、上記従来のシングルパスルーティング技術を用いて通信する場合には、、中継端末の移動により、通信が切断されたり、不安定になりやすいという課題があった。また、上記従来のマルチパスルーティング技術を用いて通信する場合には、ソース端末とデスティネーション端末の間で、複数の経路が縦横無尽に走って形成され、隣接する端末同士がほぼ同じタイミングでパケットの転送を開始する場合が多々発生するため、隣接端末からの複数のパケットが同じタイミングで縦横無尽に転送されることとなり、せっかく複数経路を使って安定した通信ができるはずなのに、結果として、隣接端末の電波が互いに干渉し（無線の衝突、Collision）、この無線の干渉により、パケットロスや通信遅延を引き起こすという課題があった。特に、ソース端末とデスティネーション端末の間に位置する１つまたは複数の端末を中心として、ソース端末とデスティネーション端末の間の全ての端末がパケットの転送をするような場合には、上記の課題が顕著となる。さらに、上記従来のマルチパスルーティング技術ではネットワーク資源を大量に消費するが、通信が安定な場合に上記従来のマルチパスルーティング技術を用いることは、ネットワーク資源の無駄使いとなるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、安定した通信を確保できるとともに、無線の干渉を抑制でき、かつネットワーク資源を有効活用できる通信端末および通信ネットワークを提供することを目的とする。

本発明の通信端末は、
ソース端末とデスティネーション端末の通信空間を複数の領域に分割し、それぞれの分割領域で互いに異なるルーティング制御をする通信ネットワークを構成する通信端末であって、
通信ネットワークを構成する他の通信端末との間でパケットの送受信をする通信手段と、
自端末がソース端末であるときに、自端末と上記デスティネーション端末の間に位置する１つ以上の端末を中間端末として選定する中間端末選定手段と、
上記それぞれの分割領域について、上記選定された中間端末からのホップ数範囲を設定する領域設定手段と、
上記ホップ数範囲と、自端末のＩＤおよび上記デスティネーション端末のＩＤからなる中継すべき２つの端末のＩＤとを付加したアサインパケットを生成し、このアサインパケットを上記通信手段から上記選定された中間端末に送信させる第１のパケット生成手段と、
上記通信手段で受信されたパケットが、自端末を中間端末としてアサインするアサインパケットであるか、自端末の属する分割領域を判定させる領域制御パケットであるか、データパケットであるかを解析する第１の解析手段と、
上記通信手段で受信されたパケットが、自端末を中間端末としてアサインするアサインパケットであるときに、このアサインパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤと、上記それぞれの分割領域についての自端末からのホップ数範囲とを解析する第２の解析手段と、
上記アサインパケットから解析された上記中継すべき２つの端末のＩＤおよび上記ホップ数範囲を付加した領域制御パケットを生成し、この領域制御パケットを自端末からのホップ数が上記ホップ数範囲のいずれかに入る全ての端末に上記通信手段から送信させる第２のパケット生成手段と、
中継すべき２つの端末について自端末が属する分割領域を保持している領域記憶手段と、
上記通信手段で受信されたパケットが自端末の属する分割領域を判定させる領域制御パケットであるときに、この領域制御パケットから、中継すべき２つの端末のＩＤと、上記それぞれの分割領域についてのホップ数範囲とを解析する第３の解析手段と、
上記領域制御パケットを送信した中間端末から自端末までのホップ数がいずれのホップ数範囲に入るかに従って自端末が属する分割領域を判定し、上記領域制御パケットから解析された中継すべき２つの端末のＩＤと上記判定した自端末が属する分割領域とを上記領域記憶手段に保持させる領域判定手段と、
上記通信手段で受信されたパケットがデータパケットであるときに、このデータパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤを解析する第４の解析手段と、
上記データパケットから解析された中継すべき２つの端末について上記領域記憶手段に保持されている自端末が属する領域に応じたルーティング手法を判定し、そのルーティング手法で上記データパケットを上記通信手段から中継送信するルーティング設定手段と
を備え、
上記通信空間を、第１の領域と、この第１の領域の外周の第２の領域と、この第２の領域の外周の第３の領域とに分割し、
自端末が上記第１の領域に属する端末であれば、シングルパスルーティングで上記データパケットを中継送信し、
自端末が上記第２の領域に属する端末であれば、マルチパスルーティングで上記データパケットをすぐに中継送信し、
自端末が上記第３の領域に属する端末であれば、上記データパケットを自端末に一定時間保持し、上記データパケットと同じデータパケットが他の端末によって中継送信されたか否かを監視し、上記一定時間が経過するまでの間に、上記同じデータパケットが中継送信されたら、上記保持しているデータパケットを破棄し、上記一定時間が経過しても、上記同じデータパケットが中継送信されなかったら、上記マルチパスルーティングで上記保持しているデータパケットを中継送信する
ことを特徴とする。

本発明によれば、通信空間を複数の領域に分割して異なるルーティングをすることにより、安定した通信を確保できるとともに、無線の干渉を抑制でき、かつネットワーク資源を有効活用できるという効果がある。

実施の形態１
以下に説明する本発明の実施の形態１は、アドホックネットワークにおいてのルーティングの設定のときに、通信空間を互いに異なるルーティングをする複数の領域に分割することを特徴とする。

通信空間を、シングルパスルーティングによってパケットの転送をするパッシブゾーンと、このパッシブゾーンの外周の領域であって制御フラッディングの要領でマルチパスによってパケットの転送をするアクティブゾーンとに分割することにより、メインパス（シングルパス）とそのバックアップパス（マルチパス）とを空間的に分離する。

ソース端末とデスティネーション端末の間に位置する端末を中間端末としてアサインし（中間端末を複数配置することも可能）、この中間端末を中心に、ソース端末とデスティネーション端末の内側までの領域をパッシブゾーンとし、このパッシブゾーンの外側数ホップ分のドーナツ型領域をアクティブゾーンとする。パッシブゾーンでは、当初見つけた最短パスを用いてメインパスとなるシングルパスを形成し、アクティブゾーンでは、フラッディングで中継することによってバックアップパスとなるマルチパス（迂回マルチパス）を構築する。なお、上記の中間端末は、ネットワーク内の任意の１つの端末（ソース端末）から他の任意の１つの端末（デスティネーション端末）にパケット送信の要求が発生するごとに、これら２つの端末の間に位置する端末がアサインされ、このアサインされた中間端末からの距離をもとに、上記パッシブゾーンおよび上記アクティブゾーンが設定される。

このように、メインパスとバックアップパスを空間的に分けることにより、無線の干渉が起こりにくいメインパスを提供できるとともに、通信の途絶を防止して通信の安定性を確保するバックアップパスを提供でき、メインパスとバックアップパスの送信処理手順を異なるものとすることにより、制御フラッディングでネットワーク全体にマルチパスを構築する従来技術よりも、ネットワーク資源を有効活用できる。

図１は本発明の実施の形態１の無線通信端末の構成図である。この実施の形態１の端末は、通信部１と、パケット解析部２と、パケット生成部３と、ＤＶ（Distance Vector）保持部４と、無条件中継テーブル５とを備えて構成されている。

［通信部１］
通信部１は、ネットワーク内の他の端末と無線通信して、これら他の端末との間でパケットの送受信をする。

［パケット解析部２］
パケット解析部２は、通信部１で受信されたパケットを解析する。このパケット解析部２は、さらに以下のａ）〜ｅ）の５つの解析処理をする。

ａ）通信部１で受信された全てのパケットから、ソースアドレスと、そのパケットを送ってきた近隣端末の端末ＩＤ（ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等、端末を特定できる情報）と、そのパケットのパケットＩＤ（シーケンスナンバーやポートナンバー等、パケットを特定できる情報）とを解析し、上記ソースアドレスをデスティネーション端末のＩＤとし、上記隣接端末ＩＤをＤＶ（Distance Vector）の端末ＩＤとし、これらデスティネーション端末ＩＤ，ＤＶ端末ＩＤ，パケットＩＤをＤＶ保持部４に送り、保存させる。

ｂ）自端末がソース端末となるときに、通信部１で受信されたデスティネーション端末から自端末までの経由端末情報（デスティネーション端末から自端末までの経由端末のＩＤを羅列した情報）が付加されたパケット（デスティネーション端末に通信要求のパケットを送信し、その返答のパケットとしてデスティネーション端末から送信され、経由端末のＩＤが付加されながら中継され、通信部１で受信されたパケット）から、上記経由端末情報を解析し、この経由端末情報をもとに、自端末からデスティネーション端末までの最短パス（つまり、自端末からデスティネーション端末までの最短パスを構成する中継端末のＩＤ、ならびに自端末から上記最短パスを構成するそれぞれの中継端末およびデスティネーション端末まで間のホップ数）を求める。

さらに、上記自端末からのホップ数をもとに、上記最短パスを構成する中継端末の内から、中間端末としてアサインする端末を選定する。ここでは、ソース端末（自端末）とデスティネーション端末の間に中間端末が等間隔に配置されるように、１つまたは複数の端末を選定する。中間端末としてアサインされる端末の個数は、少なくとも１つ（例えば自端末とデスティネーション端末の中間に位置する１つの端末を中間端末として選定する場合）であって、最大で上記最短パスのホップ数よりも１つ少ない個数（上記最短パス上の全ての端末を中間端末として選定する場合）である。なお、中間端末をアサインする方法としては、この実施の形態１のようにソース端末（ソースアドレスの端末）がアサインパケットを生成する方法の他に、アサインパケットを生成せずに中継端末が自らをアサインする方法と、デスティネーション端末（デスティネーションアドレスの端末）がアサインパケットを生成する方法が考えられる。

また、ソース端末（自端末）とこのソース端末に最も近いアサイン端末（中間端末としてアサインする端末）の間のホップ数、デスティネーション端末とこのデスティネーション端末に最も近いアサイン端末の間のホップ数、および隣接するアサイン端末の間のホップ数をもとに、パッシブゾーンのホップ数ｈｐおよびアクティブゾーンのホップ数ｈａを設定する。ここでは、上記ホップ数の内で最も大きな値から１を減じた値をパッシブゾーンのホップ数ｈｐとし、上記最も大きな値に１を加算した値をアクティブゾーンのホップ数ｈａとする。

そして、上記中間端末としてアサインする端末のＩＤ，パッシブゾーンのホップ数ｈｐ，アクティブゾーンのホップ数ｈａをパケット生成部３に送るとともに、自端末のＩＤおよびデスティネーション端末ＩＤを中継すべき２つの端末のＩＤとしてパケット生成部３に送り、アサインパケットを生成させる。

ｃ）通信部１で受信されたパケットが、自端末を中間端末としてアサインするアサインパケットなのか、領域制御パケットなのか、通常のデータパケットなのかを解析し、アサインパケットであった場合、このアサインパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤ（ソース端末ＩＤおよびデスティネーション端末ＩＤ）と、パッシブゾーンのホップ数ｈｐおよびアクティブゾーンのホップ数ｈａとを解析し、上記パッシブゾーンのホップ数ｈｐの値から１を減じた値を領域制御数ＴＴＬの値に設定し、これら中継すべき２つの端末ＩＤ，パッシブゾーンのホップ数ｈｐ，アクティブゾーンのホップ数ｈａ，領域制御数ＴＴＬ（＝ｈａ−１）をパケット生成部３に送り、領域制御パケットを生成させる。

ｄ）通信部１で受信されたパケットが、アサインパケットなのか、領域制御パケットなのか、通常のデータパケットなのかを解析し、領域制御パケットであった場合、上記領域制御パケットから、パッシブゾーンのホップ数ｈｐとアクティブゾーンのホップ数ｈａと領域制御数ＴＴＬとを解析して、自端末がパッシブゾーンに属するのか、アクティブゾーンに属するのかを判定する。ここでは、ｈａ−ＴＴＬ≦ｈｐであれば、自端末はパッシブゾーンに属すると判定し、ｈａ−ＴＴＬ＞ｈｐであれば、自端末はアクティブゾーンに属すると判定する。また、最初に受信された領域制御パケットからゾーンの判定するか、または領域制御数ＴＴＬが最も大きな値の領域制御パケットからゾーンの判定する。

そして、自端末がアクティブゾーンに属する場合、上記領域制御パケットから、中継すべき２つの端末のＩＤ（ソース端末ＩＤおよびデスティネーション端末ＩＤ）を解析し、その２つの端末ＩＤの組を無条件中継テーブル５に送り、一定期間保存させる。また、自端末がパッシブゾーンに属する場合にもアクティブゾーンに属する場合にも、上記解析した領域制御数ＴＴＬの値が０でなければ、この解析した領域制御数ＴＴＬの値から１を減じた値を新しい領域制御数ＴＴＬの値とし、この新しい領域制御数ＴＴＬと上記領域制御パケットをパケット生成部３に送り、領域制御数ＴＴＬを更新した領域制御パケットを通信部１から転送させる。

ｅ）通信部１で受信されたパケットが、アサインパケットなのか、領域制御パケットなのか、通常のデータパケットなのかを解析し、通常のデータパケットであった場合、このデータパケットから、ソースアドレスおよびデスティネーションアドレスを解析し、この２つのアドレスの端末の組が無条件中継端末の組であるか否かを無条件中継テーブル５に問い合わせる。つまり、上記解析した２つのアドレスをそれぞれ端末ＩＤとして（ソースアドレスをソース端末ＩＤ、デスティネーションアドレスをデスティネーション端末ＩＤとして）、これら２つの端末ＩＤの組が無条件中継端末のＩＤの組として無条件中継テーブル５に保持されているか否かを問い合わせる。

そして、上記解析した２つアドレスの端末が無条件中継端末になっていない場合は、上記解析したデスティネーション端末ＩＤについてのシングルパスルーティングのためのＤＶ端末ＩＤをＤＶ保持部４に問い合わせ、該当する１つのＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部４に保持されていれば、上記データパケットおよびＤＶ保持部４から応答されたＤＶ端末ＩＤをパケット生成部３に送って、上記データパケットをシングルパスルーティングで通信部１から転送させ、ＤＶ保持部４に該当するＤＶ端末ＩＤが１つも保持されていなければ、上記データパケットを破棄する。

また、上記解析した２つアドレスの端末が無条件中継端末になっていた場合は、上記解析したデスティネーション端末ＩＤについてのマルチパスルーティングのためのＤＶ端末ＩＤをＤＶ保持部４に問い合わせ、該当する１つ以上のＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部４に保持されていれば、上記データパケットおよびＤＶ保持部４から応答されたＤＶ端末ＩＤをパケット生成部３に送って、上記データパケットをマルチパスルーティングで通信部１から転送させ、ＤＶ保持部４に該当するＤＶ端末ＩＤが１つも保持されていなければ、上記データパケットを破棄する。

［ＤＶ保持部４］
ＤＶ保持部４は、パケット解析部２から渡されたデスティネーション端末ＩＤと１つ以上のＤＶ端末ＩＤとパケットＩＤの組を一定時間保持する。上記一定時間は、例えば、あらかじめ端末に搭載されているＯＳのカーネルによって設定されている。すでに保持しているデスティネーション端末ＩＤについて、新しいＤＶ端末ＩＤが渡された場合は、その新たなＤＶ端末ＩＤを追加する。この場合には、デスティネーション端末ＩＤと複数のＤＶ端末ＩＤ（追加されたものを含む）とパケットＩＤの組は、最後にＤＶ端末ＩＤが追加されたときから、一定時間保持される。また、保持しているデスティネーション端末ＩＤについて、パケットＩＤが新しくなれば、そのデスティネーション端末ＩＤについてすでに保持しているパケットＩＤおよび全てのＤＶ端末ＩＤをクリアした後、新しいパケットＩＤおよび新しいＤＶ端末ＩＤを書き込む。

ＤＶ保持部４では、１つのデスティネーション端末ＩＤについて、１つ以上のＤＶ端末ＩＤが保持されており、保持されている全てのＤＶ端末ＩＤはマルチパスルーティングのためのＤＶ端末ＩＤであり、保持されているＤＶ端末ＩＤの内のいずれか１つ（例えば、最初に保持されたＤＶ端末ＩＤ）がシングルパスルーティングのためのＤＶ端末ＩＤである。パケット解析部１から、デスティネーション端末ＩＤについてのシングルパスルーティングのためのＤＶ端末ＩＤの問い合わせがあった場合は、該当する１つのＤＶ端末ＩＤを返答し、該当するＤＶ端末ＩＤを１つも保持していなければ、該当なしと返答する。また、パケット解析部１から、デスティネーション端末ＩＤについてのマルチパスルーティングのためのＤＶ端末ＩＤの問い合わせがあった場合は、該当する全てのＤＶ端末ＩＤを返答し、該当するＤＶ端末ＩＤを１つも保持していなければ、該当なしと返答する。

［無条件中継テーブル５］
無条件中継テーブル５は、領域制御パケットから解析されてパケット解析部２から渡された２つの端末ＩＤの組を無条件中継端末ＩＤの組として一定時間保持する。上記一定時間は、例えば、あらかじめ端末に搭載されているカーネルによって設定されており、例えば１分である。

［パケット生成部３］
パケット生成部３は、パケットを生成して、通信部１を用いて送信する。このパケット生成部３は、さらに以下のＡ）〜Ｅ）の５つの処理をする。

Ａ）自端末がソース端末となるときに、通信要求のパケットを生成して通信部１からフラッディングで送信し、通信部１で受信された通信要求のパケットについての返答のパケットを生成して通信部１からフラッディングで送信し、さらにデータパケットを生成して通信部１からフラッディングで送信する。

Ｂ）自端末がソース端末となるときに、パケット解析部２から渡された中間端末としてアサインする端末のＩＤおよび中継すべき２つの端末のＩＤを含むアサインパケットを生成し、このアサインパケットをアサインする端末に通信部１から送信する。

Ｃ）自端末を中間端末としてアサインするアサインパケットを受信したときに、パケット解析部２から渡された中継すべき２つの端末ＩＤ，パッシブゾーンのホップ数ｈｐ，アクティブゾーンのホップ数ｈａ，領域制御数ＴＴＬ（＝ｈａ−１）を含めた領域制御パケットを生成し、この領域制御パケットを通信部１からフラッデイングで送信する。

Ｄ）領域制御パケットおよびその領域制御パケットについての新しい領域制御数ＴＴＬをパケット解析部２から渡されたときに、上記領域制御パケットの以前の領域制御数ＴＴＬを上記新しい領域制御数ＴＴＬ（以前の領域制御数ＴＴＬから１を減じた値）に更新し、この領域制御数ＴＴＬを更新した領域制御パケットを通信部１からフラッデイングで転送する。

Ｅ）通常のデータパケットおよびそのデータパケットについての新しいＤＶ端末ＩＤをパケット解析部２から渡されたときに、上記新しいＤＶ端末のそれぞれを経由するように上記データパケットを作り直し、その作り直したデータパケットを通信部１からシングルパスルーティングまたはマルチパスルーティングで転送する。

図２および図３は実施の形態１の複数の端末で構成されたアドホックネットワークの動作を説明する図である。図２および図３において、○はそれぞれ端末を表し、Ｓの○はソース端末を表し、Ｄの○は上記のデスティネーション端末を表し、Ｍの○は端末Ｓと端末Ｄの間に位置する端末であって中間端末としてアサインされた端末を表している。また、ＰＺは上記のパッシブゾーンを表し、ＡＺは上記のアクティブゾーンを表している。

ソース端末Ｓとデスティネーション端末Ｄとが通信をするにあたり、最初に端末Ｓは、フラッディングを用いて、端末Ｓから端末Ｄまでの最短パスの情報（最短パスのホップ数と経由端末の情報）を集める。

端末Ｓは、端末Ｓから端末Ｄまでのホップ数が４なので、端末Ｓおよび端末Ｄからのホップ数が２であって端末Ｓと端末Ｄの中間に位置し、端末Ｓと端末Ｄの間の最短パスを構成する端末Ｍを中間端末としてアサインする端末に設定する。

さらに、端末Ｓは、端末Ｄと端末Ｍの間のホップ数および端末Ｄと端末Ｍの間のホップ数がいずれも２なので、パッシブゾーンのホップ数ｈｐを１ホップ、アクティブゾーンのホップ数ｈａを３ホップとし、これらのホップ数ｈｐ（＝１），ｈａ（＝３）および中継すべき２つの端末のＩＤ（端末ＳのＩＤと端末ＤのＩＤ）を付加したアサインパケットを端末Ｍに送信する。

端末Ｍは、端末Ｓから送信されたアサインパケットを受信すると、そのアサインパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤ（端末ＳのＩＤと端末ＤのＩＤ）と、この端末Ｓと端末Ｄが通信するときのパッシブゾーンのホップ数ｈｐ（＝１）およびアクティブゾーンのホップ数ｈａ（＝３）を解析し、領域制御数ＴＴＬ（＝ｈａ−１＝２）を設定し、これら中継すべき２つの端末ＩＤ，ホップ数ｈｐ（＝１），ｈａ（＝３），領域制御数ＴＴＬ（＝２）を付加した領域制御パケットを生成し、この領域制御パケットをフラッディングで送信する（図２参照）。

端末Ｍから送信された領域制御パケットを受信した端末は、その領域制御パケットから、パッシブゾーンのホップ数ｈｐ（＝１）と、アクティブゾーンのホップ数ｈａ（＝３）と、領域制御数ＴＴＬ（＝２，１，０のいずれか）を解析する。そして、ｈａ−ＴＴＬ≦ｈｐであれば、自端末はパッシブゾーンＰＺに属すると判定する。また、ｈａ−ＴＴＬ＞ｈｐであれば、自端末はアクティブゾーンＡＺに属すると判定し、領域制御パケットから、中継すべき２つの端末のＩＤ（端末ＳのＩＤと端末ＤのＩＤ）を解析して、無条件中継端末ＩＤの組として無条件中継テーブル５の保持させる。なお、上記領域制御パケットを受信しなかった端末は、端末Ｓと端末Ｄが通信するときはパッシブゾーンＰＺおよびアクティブゾーンＡＺのいずれにも属さない端末である。以上でルーティングの準備を終了する。

次に、端末Ｓは、端末Ｄに配信したいデータパケットをフラッディングで送信する（図３参照）。

端末Ｓから送信されたデータパケットを受信した端末の内、パッシブゾーンＰＺに含まれている端末は、ＤＶ保持部４に保持されているシングルパスルーティングのためのＤＶ情報に従ってパッシブゾーンＰＺ内のシングルパスルーティングで上記データパケットを中継送信する（図３のパッシブゾーンＰＺ参照）。

また、端末Ｓから送信されたデータパケットを受信した端末の内、アクティブゾーンＡＺに含まれている端末は、ＤＶ保持部４に保持されているマルチパスルーティングのためのＤＶ情報に従ってマルチパスルーティングで上記データパケットを中継送信する（図３のアクティブゾーンＡＺ参照）。

また、端末Ｓから送信されたデータパケットを受信した端末の内、パッシブゾーンＰＺとアクティブゾーンＡＺのいずれにも含まれていない端末は、上記受信したデータパケットを破棄する。

なお、図２および図３では、端末Ｍのみを中間端末として設定したが、中間端末を複数設定することも可能であり、最多の場合は、最短パス上の３つの中継端末を全て中間端末とすることも可能である。中間端末の設定方法には、ソース端末Ｓが設定する方法の他に、デスティネーション端末Ｄが設定する方法と、通信の開始を中継端末が判断して自ら中継端末となる方法がある。さらに、ネットワーク内のソース端末とデスティネーション端末の間に、例えば、クラスタヘッド（ネットワーククラスタを決定する端末）やホームエージェント（モバイルＩＰで端末を管理する）等が介入している場合には、これらクラスタヘッドやホームエージェント等が中間端末を設定する方法もある。

従来のマルチパスルーティングでは、電波干渉が起こりにくい経路を複数用意するための処理が大変複雑であった。簡易な方法で複数経路を構築してしまうと、隣接する端末が電波干渉を起こして、結果的にパケットロスや遅延が発生することが多々あった。これに対し、実施の形態１では、ソース端末とデスティネーション端末の通信空間をパッシブゾーンと、このパッシブゾーンの周囲のアクティブゾーンとに分割し、パッシブゾーン内の端末によって、ソース端末とデスティネーション端末の間に電波干渉が起こらないメインパスとしてのシングルパスを構築してやり、アクティブゾーン内の端末によって、上記シングルパスと干渉しない範囲に、上記メインパスのバックアップパスとしてのマルチパス（迂回マルチパス）を構築することにより、良い場合には、シングルパスと同様の帯域および遅延を確保でき、悪い場合でも、バックアップパスとしての迂回マルチパスを用いて通信できるため、通信の継続が可能である。

以上のように実施の形態１によれば、ソース端末とデスティネーション端末の通信空間をパッシブゾーンと、このパッシブゾーンの外周のアクティブゾーンとに分割し、アクティブゾーンではシングルパスルーティングで中継し、アクティブゾーンではマルチパスルーティングで中継することにより、空間的に分離された複数の経路を簡易な方法で構築できるので、安定した通信を確保できるとともに、無線の干渉を抑制でき、かつネットワーク資源を有効活用できる。

実施の形態２
以下に説明する本発明の実施の形態２は、上記実施の形態１において、通信安定時には、パッシブゾーンのシングルパスのみで送信し、通信不安定時には、アクティブゾーンの迂回マルチパスのみ、あるいは全方位マルチパス（シングルパスおよび迂回マルチパス）で送信をするように、送信モードを切り換え制御することを特徴とする。なお、上記３つの送信モードに、空間内の端末全体が中継をする従来のマルチパスで送信するモードを加え、通信不可能一歩手前では、上記従来のマルチパスで送信するように制御することも可能である。

図４は本発明の実施の形態２の無線通信端末の構成図であり、図１と同様のものには同じ符号を付してある。この実施の形態２の端末は、通信部１と、パケット解析部２と、パケット生成部３と、ＤＶ保持部４と、無条件中継テーブル５と、送信パターン制御部６とを備えて構成されている。つまり、実施の形態２の端末は、上記実施の形態１の端末（図１参照）において、送信パターン制御部６をさらに設けた構成である。

［送信パターン制御部６］
送信パターン制御部６は、通信部１を通じてネットワーク内の通信の安定度（リンクの切れやすさやパケットロスの多さ等）を監視しており、パッシブゾーンを用いたシングルパス送信のみの送信モードと、アクティブゾーンを用いた迂回マルチパス送信のみに送信モードと、パッシブゾーンおよびアクティブゾーンを用いた全方位マルチパス送信（上記シングルパス送信および上記迂回マルチパス送信による上記実施の形態１の送信）の送信モードの３つの内から、上記通信安定度に応じた最適な送信モードを切り換えて設定し、その設定した送信モードで送信がなされるようにパケット解析部２の動作を制御する。

例えば、通信が非常に安定しているので複数経路が必要ない場合には、シングルパスのみによる送信、通信が少し不安定なので複数経路を使いたい場合には、迂回マルチパスのみによる送信、通信が不安定なので何とか通信経路を確保したい場合には、全方位マルチパス（シングルパスおよび迂回マルチパス）による送信に制御する。

以上のように実施の形態２によれば、シングルパス送信、迂回マルチパス送信、全方位マルチパス送信の３つの送信モードを、ネットワークの安定度に応じて使い分けることにより、ネットワーク資源の効率的な利用と、通信の安定度を段階的に向上させることができる。

実施の形態３
以下に説明する本発明の実施の形態２は、上記実施の形態１において、アクティブゾーンを、異なるルーティングをする複数のゾーンにさらに分割することを特徴とする。

この実施の形態３では、領域制御パケットから解析したホップ数および領域制御数をもとに、アクティブゾーンをさらに複数のゾーンに分割するとともに、これら複数のゾーンに優先順位を設け、最も優先順位の高いゾーンの端末は、すぐにパケットを中継し、それよりも優先順位の低いパスを構成する端末は、パケットの送出を待機して、自端末のゾーンよりも優先順位の高いゾーンの他の端末によって中継送信がなされたか否かを監視し、一定時間内に上記他の端末による中継送信を検出できれば、自端末に待機させたパケットを破棄し、上記一定時間内に上記他の端末による中継送信を検出できなければ、自端末に待機させたパケットを中継する。

上記他の端末によって中継送信がなされたか否かは、待機させているパケットと同じパケットを上記一定時間内に受信したか否かによって判定する。待機させているパケットと同じパケットを時間内に受信した場合には、上記他の端末によって中継送信がなされたと判断して、両パケットを破棄し、待機させているパケットと同じパケットを時間内に受信しできなかった場合には、上記他の端末によって中継送信がなされなかったと判断して、待機させていたパケットを中継送信する。

例えば、パッシブゾーンのホップ数ｈｐ＝１，第１の分割アクティブゾーン（最優先の分割アクティブゾーン）のホップ数ｈａ１＝２，第２の分割アクティブゾーンのホップ数ｈａ２＝３，第３の分割アクティブゾーンのホップ数（＝アクティブゾーンのホップ数）ｈａ＝４のときに、領域制御数ＴＴＬ＝３の領域制御パケットを受信してｈａ−ＴＴＬ≦ｈｐを満たす端末は、パッシブゾーンに属し、領域制御数ＴＴＬ＝２の領域制御パケットを受信してｈｐ＜ｈａ−ＴＴＬ≦ｈａ１を満たす端末は、第１の分割アクティブゾーンに属し、領域制御数ＴＴＬ＝１の領域制御パケットを受信してｈａ１＜ｈａ−ＴＴＬ≦ｈａ２を満たす端末は、第２の分割アクティブゾーンに属し、領域制御数ＴＴＬ＝０の領域制御パケットを受信してｈａ２＜ｈａ−ＴＴＬ≦ｈａを満たす端末は、第３の分割アクティブゾーンに属するものとする。

第１の分割アクティブゾーンの端末では、受信したデータパケットをすぐに中継する。また、第２の分割アクティブゾーンの端末では、受信したデータパケットを自端末に待機させて他の端末によるデータパケットの中継を監視し、時間Ａ以内に、いずれか他の端末によるデータパケットの中継を検出できれば、待機させたデータパケットを破棄し、いずれか他の端末によるデータパケットの中継を検出できなければ、待機させたデータパケットを中継する。また、第３の分割アクティブゾーンの端末では、受信したデータパケットを自端末に待機させて他の端末によるデータパケットの中継を監視し、時間Ｂ（＞Ａ）以内に、いずれか他の端末によるデータパケットの中継を検出できれば、待機させたデータパケットを破棄し、いずれか他の端末によるデータパケットの中継を検出できなければ、待機させたデータパケットを中継する。

図５は本発明の実施の形態３の無線通信端末の構成図であり、図１と同様のものには同じ符号を付してある。この実施の形態２の端末は、通信部１と、パケット解析部２と、パケット生成部３と、ＤＶ保持部４と、無条件中継テーブル５と、パケット監視部７と、時間をずらす装置８とを備えて構成されている。つまり、実施の形態３の端末は、上記実施の形態１の端末（図１参照）において、パケット監視部７および時間をずらす装置８をさらに設けた構成である。

例えば、アクティブゾーンをさらに第１、第２，第３の３つの分割アクティブゾーンとする場合に、ソース端末のパケット解析部２では、パッシブゾーンのホップ数ｈｐと、第１の分割アクティブゾーンのホップ数ｈａ１と、第２の分割アクティブゾーンのホップ数ｈａ２と、第３の分割アクティブゾーンのホップ数（＝アクティブゾーンのホップ数）ｈａとを設定する。これらのホップ数は、アサインパケットに付加される。

また、中間端末のパケット解析部２では、通信部１で受信されたアサインパケットからホップ数ｈｐ，ｈａ１，ｈａ２，ｈａを解析する。これらのホップ数は、領域制御パケットに付加される。

また、上記領域制御パケットを受信した端末のパケット解析部２では、その領域制御パケットから、ホップ数ｈｐ，ｈａ１，ｈａ２，ｈａおよび領域制御数ＴＴＬを解析し、この解析した領域制御数ＴＴＬがｈａ−ＴＴＬ≦ｈｐを満たせば、自端末はパッシブゾーンに属すると判定し、上記解析した領域制御数ＴＴＬがｈｐ＜ｈａ−ＴＴＬ≦ｈａ１を満たせば、自端末は第１の分割アクティブゾーンに属すると判定し、上記解析した領域制御数ＴＴＬがｈａ１＜ｈａ−ＴＴＬ≦ｈａ２を満たせば、自端末は第２の分割アクティブゾーンに属すると判定し、上記解析した領域制御数ＴＴＬがｈａ２＜ｈａ−ＴＴＬ≦ｈａを満たせば、自端末は第３の分割アクティブゾーンに属すると判定する。そして、自端末が属する分割アクティブゾーンを、上記領域制御パケットから解析した中継すべき２つの端末ＩＤとともに、無条件中継テーブル５に保持させる。

また、データパケットを受信した端末のパケット解析部２では、そのデータパケットから解析したソースアドレスとデスティネーションアドレスの２つのアドレスの端末の組が無条件中継端末の組であって、自端末が第１の分割アクティブゾーンであれば、上記データパケットをパケット生成部３に送り、通信部１からすぐに中継送信させる。また、上記２つのアドレスの端末の組が無条件中継端末の組であって、自端末が第１の分割アクティブゾーンでなければ、上記データパケットをパケット監視部７に送り、時間をずらす装置８によって設定された保持時間、待機させる。

［パケット監視部７］
パケット監視部７は、パケット解析部２から渡されたデータパケットを、時間をずらす装置８によって自端末が属する分割アクティブゾーンに応じて設定された保持時間、保持する。そして、その保持時間内に、保持しているデータパケットと同じデータパケットをパケット解析部２から渡された場合、そのデータパケットについては自端末の分割アクティブゾーンよりも優先順位が高い分割アクティブゾーンの他の端末が正しく中継したと判断して、保持しているデータパケットおよび渡された同じデータパケットをともに破棄する。また、上記保持時間を経過したら、その保持しているデータパケットについては自端末の分割アクティブゾーンよりも優先順位が高い分割アクティブゾーンの他の端末が正しく中継できなかったと判断して、保持しているデータパケットをパケット生成部３に送り、通信部１から中継送信させる。

［時間をずらす装置８］
時間をずらす装置８は、パケット監視部７がパケットを保持しておく保持時間を、分割アクティブゾーンの優先順位が高いほど長い時間に設定する。例えば、第２の分割アクティブゾーンであれば、保持時間を時間Ａに設定し、第３の分割アクティブゾーンであれば、保持時間を時間Ｂ（＞Ａ）に設定する。

図６および図７は実施の形態１の複数の端末で構成されたアドホックネットワークの動作を説明する図である。図２および図３において、○はそれぞれ端末を表し、Ｓの○はソース端末を表し、Ｄの○は上記のデスティネーション端末を表し、Ｍの○は端末Ｓと端末Ｄの間に位置する端末であって中間端末としてアサインされた端末を表している。また、ＰＺは上記のパッシブゾーンを表し、ＡＺは上記のアクティブゾーンを表し、ＡＺ１は第１の分割アクティブゾーン、ＡＺ２は第２の分割アクティブゾーン、ＡＺ３は第３の分割アクティブゾーンをそれぞれ表している。

図６では、ソース端末Ｓとデスティネーション端末Ｄの中間の１つの端末が中間端末Ｍとして設定され、アクティブゾーンＡＺは、第１の分割アクティブゾーンＡＺ１と第２の分割アクティブゾーンＡＺ２と第３の分割アクティブゾーンＡＺ３とに３分割されている。

この図６の場合には、アクティブゾーンＡＺの端末によってメインパス（シングルパス）が構築される他に、第１の分割アクティブゾーンＡＺ１の端末によって第１のバックアップパスが構築され、第２の分割アクティブゾーンＡＺ２の端末によって第２のバックアップパスが構築され、第３の分割アクティブゾーンＡＺ３の端末によって第３のバックアップパスが構築される。

また、図７では、ソース端末Ｓとデスティネーション端末Ｄの間の５つの端末が中間端末Ｍとして設定され、アクティブゾーンＡＺは、第１の分割アクティブゾーンＡＺ１と第２の分割アクティブゾーンＡＺ２とに２分割されている。上記図６のアクティブゾーンＡＺおよび分割アクティブゾーンＡＺ１，ＡＺ２，ＡＺ３は球型のゾーンであるが、この図７のアクティブゾーンＡＺは、５つの中間端末Ｍによって区画された５つのアクティブゾーンが重なって１つの楕円型のゾーンとして構成されている。同様に、この図７の第１の分割アクティブゾーンＡＺ１は、５つの中間端末Ｍによって区画された５つの第１の分割アクティブゾーンが重なって１つの楕円型のゾーンとして構成されており、この図７の第２の分割アクティブゾーンＡＺ２は、５つの中間端末Ｍによって区画された５つの第２の分割アクティブゾーンが重なって１つの楕円型のゾーンとして構成されている。

この図７の場合には、ＡＺの端末によってメインパス（シングルパス）が構築される他に、第１の分割アクティブゾーンＡＺ１の端末によって第１のバックアップパスが構築され、第２の分割アクティブゾーンＡＺ２の端末によって第２のバックアップパスが構築される。

以上のように実施の形態３によれば、干渉を抑えたバックアップパスを形成することができる。

本発明の実施の形態１の無線通信端末の構成図である。本発明の実施の形態１の複数の端末で構成されたアドホックネットワークの動作を説明する図である。本発明の実施の形態１の複数の端末で構成されたアドホックネットワークの動作を説明する図である。本発明の実施の形態２の無線通信端末の構成図である。本発明の実施の形態３の無線通信端末の構成図である。本発明の実施の形態３の複数の端末で構成されたアドホックネットワークの動作を説明する図である。本発明の実施の形態３の複数の端末で構成されたアドホックネットワークの動作を説明する図である。

符号の説明

１通信部
２パケット解析部
３パケット生成部
４ＤＶ保持部
５無条件中継テーブル
６送信パターン制御部
７パケット監視部
８時間をずらす装置

Claims

ソース端末とデスティネーション端末の通信空間を複数の領域に分割し、それぞれの分割領域で互いに異なるルーティング制御をする通信ネットワークを構成する通信端末であって、
通信ネットワークを構成する他の通信端末との間でパケットの送受信をする通信手段と、
自端末がソース端末であるときに、自端末と上記デスティネーション端末の間に位置する１つ以上の端末を中間端末として選定する中間端末選定手段と、
上記それぞれの分割領域について、上記選定された中間端末からのホップ数範囲を設定する領域設定手段と、
上記ホップ数範囲と、自端末のＩＤおよび上記デスティネーション端末のＩＤからなる中継すべき２つの端末のＩＤとを付加したアサインパケットを生成し、このアサインパケットを上記通信手段から上記選定された中間端末に送信させる第１のパケット生成手段と、
上記通信手段で受信されたパケットが、自端末を中間端末としてアサインするアサインパケットであるか、自端末の属する分割領域を判定させる領域制御パケットであるか、データパケットであるかを解析する第１の解析手段と、
上記通信手段で受信されたパケットが、自端末を中間端末としてアサインするアサインパケットであるときに、このアサインパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤと、上記それぞれの分割領域についての自端末からのホップ数範囲とを解析する第２の解析手段と、
上記アサインパケットから解析された上記中継すべき２つの端末のＩＤおよび上記ホップ数範囲を付加した領域制御パケットを生成し、この領域制御パケットを自端末からのホップ数が上記ホップ数範囲のいずれかに入る全ての端末に上記通信手段から送信させる第２のパケット生成手段と、
中継すべき２つの端末について自端末が属する分割領域を保持している領域記憶手段と、
上記通信手段で受信されたパケットが自端末の属する分割領域を判定させる領域制御パケットであるときに、この領域制御パケットから、中継すべき２つの端末のＩＤと、上記それぞれの分割領域についてのホップ数範囲とを解析する第３の解析手段と、
上記領域制御パケットを送信した中間端末から自端末までのホップ数がいずれのホップ数範囲に入るかに従って自端末が属する分割領域を判定し、上記領域制御パケットから解析された中継すべき２つの端末のＩＤと上記判定した自端末が属する分割領域とを上記領域記憶手段に保持させる領域判定手段と、
上記通信手段で受信されたパケットがデータパケットであるときに、このデータパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤを解析する第４の解析手段と、
上記データパケットから解析された中継すべき２つの端末について上記領域記憶手段に保持されている自端末が属する領域に応じたルーティング手法を判定し、そのルーティング手法で上記データパケットを上記通信手段から中継送信するルーティング設定手段と
を備えたことを特徴とする通信端末であって、
上記通信空間を、第１の領域と、この第１の領域の外周の第２の領域と、この第２の領域の外周の第３の領域とに分割し、
自端末が上記第１の領域に属する端末であれば、シングルパスルーティングで上記データパケットを中継送信し、
自端末が上記第２の領域に属する端末であれば、マルチパスルーティングで上記データパケットをすぐに中継送信し、
自端末が上記第３の領域に属する端末であれば、上記データパケットを自端末に一定時間保持し、上記データパケットと同じデータパケットが他の端末によって中継送信されたか否かを監視し、上記一定時間が経過するまでの間に、上記同じデータパケットが中継送信されたら、上記保持しているデータパケットを破棄し、上記一定時間が経過しても、上記同じデータパケットが中継送信されなかったら、上記マルチパスルーティングで上記保持しているデータパケットを中継送信する
ことを特徴とする通信端末。
ソース端末とデスティネーション端末の通信空間を複数の領域に分割し、それぞれの分割領域で互いに異なるルーティング制御をする通信ネットワークを構成する通信端末であって、
通信ネットワークを構成する他の通信端末との間でパケットの送受信をする通信手段と、
中継すべき２つの端末について自端末が属する分割領域を保持している領域記憶手段と、
上記通信手段で受信されたパケットがデータパケットであるときに、このデータパケットから、中継すべき２つの端末のＩＤを解析する解析手段と、
上記データパケットから解析された中継すべき２つの端末について上記領域記憶手段に保持されている自端末が属する領域に応じたルーティング手法を判定し、そのルーティング手法で上記データパケットを上記通信手段から中継送信するルーティング設定手段と
を備えたことを特徴とする通信端末であって、
上記通信空間を、第１の領域と、この第１の領域の外周の第２の領域と、この第２の領域の外周の第３の領域とに分割し、
自端末が上記第１の領域に属する端末であれば、シングルパスルーティングで上記データパケットを中継送信し、
自端末が上記第２の領域に属する端末であれば、マルチパスルーティングで上記データパケットをすぐに中継送信し、
自端末が上記第３の領域に属する端末であれば、上記データパケットを自端末に一定時間保持し、上記データパケットと同じデータパケットが他の端末によって中継送信されたか否かを監視し、上記一定時間が経過するまでの間に、上記同じデータパケットが中継送信されたら、上記保持しているデータパケットを破棄し、上記一定時間が経過しても、上記同じデータパケットが中継送信されなかったら、上記マルチパスルーティングで上記保持しているデータパケットを中継送信する
ことを特徴とする通信端末。
ソース端末とデスティネーション端末の通信空間を複数の領域に分割し、それぞれの分割領域で互いに異なるルーティング制御をすることを特徴とする通信ネットワークであって、
上記通信空間を、第１の領域と、この第１の領域の外周の第２の領域と、この第２の領域の外周の第３の領域とに分割し、
上記第１の領域に属する端末では、シングルパスルーティングでデータパケットを中継送信させ、
上記第２の領域に属する端末では、マルチパスルーティングでデータパケットを中継送信させ、
上記第３の領域に属する端末では、データパケットを一定時間保持させ、上記一定時間が経過するまでの間に、上記保持しているデータパケットと同じデータパケットが他の端末によって中継送信されたら、上記保持しているデータパケットを破棄させ、上記一定時間が経過しても、上記同じデータパケットが上記他の端末によって中継送信されなかったら、上記マルチパスルーティングで上記保持しているデータパケットを中継送信させる
ことを特徴とする通信ネットワーク。