JP4222188B2 - 通信端末および通信ネットワーク - Google Patents

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通信技術には、１つの通信経路（シングルパス）を形成して通信するシングルパス技術（例えば非特許文献１参照）と、複数の通信経路（マルチパス）を形成して通信するマルチパス技術（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、上記アドホックネットワークにおいてのシングルパス技術を用いた通信では、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、マルチパス技術を用いた通信では、通信は途切れにくくなるが、ソース端末の周辺およびデスティネーション端末の周辺に形成されるマルチパスには偏りがあり、電波干渉による影響を回避でないという課題があった。さらに、通信が安定な場合にも、マルチパス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が、シングルパス技術とマルチパス技術の切り換えをするには、制御が複雑に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、通信を安定化させることができ、電波干渉による影響を回避でき、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、
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、
他のそれぞれの通信端末と自端末との間のホップ数を保持するホップ数保持手段と、
自端末がデスティネーション端末にパケットを送信するソース端末であるときに、上記ホップ数保持手段に保持されている上記デスティネーション端末と自端末との間のホップ数をもとに、上記デスティネーション端末と自端末との間の最短パスのホップ数以上の数を、ルーティングするホップ範囲数として設定するルーティング設定手段と、
上記ルーティングするホップ範囲数を付加したパケットを生成し、このパケットを上記通信手段から送信させるパケット生成手段と、
通信の途絶に基づいて通信の不安定さを検出する検出手段とを備え、
上記ルーティング設定手段は、上記ルーティングするホップ範囲数の初期値を上記ホップ数保持手段に保持されている上記デスティネーション端末と自端末との間のホップ数に設定し、通信が不安定であることが検出されたら、上記ルーティングするホップ範囲数をより大きな値に再設定し、上記ルーティングするホップ範囲数をより大きな値に再設定した後にも、通信がなおも不安定であることが検出されたら、上記ルーティングするホップ範囲数をさらにより大きな値に再設定し、
上記ルーティング設定手段は中継端末にその中継端末を用いたパスの優先度を判定させるための優先制御条件を更に設定し、
上記パケット生成手段は、上記ルーティングホップ範囲数及び上記優先制御条件を付加したパケットを生成し、
自端末が中継端末であるときに上記通信手段で受信されたパケットを解析し、上記自端末を用いたパスのホップ数が上記ルーティングホップ範囲数以下である場合に、自端末を用いたパスが上記優先制御条件を満たせば、上記パケットを中継送信させ、自端末を用いたパスが上記優先制御条件を満たさなければ、上記パケットを破棄する解析手段をさらに備える
ことを特徴とする。

本発明によれば、通信を安定化させることができ、電波干渉による影響を回避でき、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、ソース端末とデスティネーション端末とが通信する場合に、ソース端末とデスティネーション端末の間でマルチパスを形成する手法の１つとして、ネットワーク内のそれぞれの端末がソース端末から自端末までのホップ数およびデスティネーション端末から自端末までのホップ数（＝自端末からデスティネーション端末までのホップ数）を保持しており、ソース端末からのホップ数とデスティネーション端末からのホップ数の合計のホップ数（＝自端末を用いたパスのホップ数）を基準として、ルーティングをするか否かを判定することにより、中継端末の存在するエリアを偏りがないものにすることを特徴とする。

この実施の形態１では、ソース端末とデスティネーション端末とが通信するにあたり、以下の１）〜４）の手順でマルチパスが構築される。

１）ソース端末とデスティネーション端末とが通信可能なことを確認するために、ソース端末は、フラッディングにより、自端末の位置を広告し、デスティネーション端末との通信を要求する。これにより、ネットワーク内のそれぞれの端末は、ソース端末から自端末までの（最短の）ホップ数ｓを取得する。

２）ソース端末からのフラッディングを受信したデスティネーション端末は、フラッディングにより、自端末の位置を広告し、ソース端末に返答する。これにより、ネットワーク内のそれぞれの端末は、デスティネーション端末から自端末までの（最短の）ホップ数ｄを取得する。

３）上記フラッディングの送受信動作により、ソース端末とデスティネーション端末は、それぞれ通信が可能であることを確認するとともに、ソース端末とデスティネーション端末との間の（最短の）ホップ数ｎを取得する。また、ネットワーク内のそれぞれの端末は、上記１），２）の手順により、ソース端末までのホップ数ｓとデスティネーション端末までのホップ数ｄの合計のホップ数ｓ＋ｄを、自端末を用いたパスのホップ数ｈとしてを取得する。なお、このとき、自端末を用いたパスのホップ数ｈ＝ｎである端末は、ソース端末とデスティネーション端末との間の最短パス（最適パス）を構成する端末である。

４）ソース端末は、ネットワーク内で、パスのホップ数ｈがｎ＋ａ以下である端末（ｈ≦ｎ＋ａを満たす端末）のみにソース端末とデスティネーション端末の通信の中継をして欲しいという要求を出す。つまり、ルーティングするホップ範囲数をｎ＋ａに設定して、中継の要求を出す。ここで、ａは、整数αを上限値として、０，１，２，…，αの内のいずれかの整数である。

以上の１）〜４）の手順により、自端末を用いたパスのホップ数ｈがソース端末で設定されたホップ範囲数ｎ＋ａ以下である中継端末によってマルチパスが形成される。

このように、ソース端末とデスティネーション端末がそれぞれフラッディングをすることで、ネットワーク内のそれぞれの端末は、ソース端末からのホップ数ｓとデスティネーション端末からのホップ数ｄを知ることができるので、ネットワーク内のそれぞれの端末は、自端末を用いたパスのホップ数ｈ（＝ｓ＋ｄ）を求めることができ、この自端末を用いたパスのホップ数ｈとソース端末で設定されたルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａとを用いたルーティング制御が可能となる。

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２Ａと、パケット生成部３と、ホップ数保持部４と、ＤＶ（Distance Vector）保持部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２Ａ］
パケット解析部２Ａ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２Ａは、さらに以下のａ）〜ｄ）の４つの解析処理をする。

ａ）通信部１で受信されたパケットから、ソースアドレスと、ソースアドレスから自端末までのホップ数（経由端末数）とを解析し、上記ソースアドレスをそのソースアドレスの端末のＩＤ（ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等、端末を特定できる情報）とし、上記ホップ数を上記ソースアドレスの端末から自端末までのホップ数とし、ホップ数保持部４に送る。上記解析されてホップ数保持部４に送られた端末ＩＤおよびそのホップ数は、ホップ数保持部４に一定時間保持される。

ｂ）通信部１で受信されたパケットから、ソースアドレスと、このパケットを送ってきた隣接端末のＩＤと、そのパケットのＩＤ（シーケンスナンバー等、上記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）の端末のＩＤとして、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５に送る。上記解析されてＤＶ保持部５に送られた端末ＩＤおよびパケットＩＤは、ＤＶ保持部５に一定時間保持される。

ｃ）自端末がソース端末として他の端末と通信するためにパケットを生成送信するときに、デスティネーション端末までのホップ数ｎをホップ数保持部４に問い合わせ、デスティネーション端末までのホップ数ｎ以上のルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａを設定し、パケット生成部３に送る。

ｄ）通信部１で受信されたパケットから、ソースアドレスと、デスティネーションアドレスと、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａとを解析する。さらに、解析したソースアドレスをソース端末のＩＤとし、解析した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のＩＤとして、これらソース端末ＩＤおよびデスティネーション端末ＩＤについてのホップ数をホップ数保持部４に問い合わせ、ホップ数保持部４から応答されたソース端末から自端末までのホップ数ｓとデスティネーション端末から自端末までのホップ数ｄとを加算して、自端末を用いたパスのホップ数ｈ（＝ｓ＋ｄ）を求める。そして、ｈ≦ｎ＋ａであるか否かを判別し、ｈ≦ｎ＋ａを満たす場合には、上記パケットおよび上記デスティネーション端末ＩＤをパケット生成部３に送り、ｈ≦ｎ＋ａを満たさない場合には、上記パケットを破棄する。なお、他方式との互換性を確保するために、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａが含まれていないパケットについては、全てをパケット生成部３に送るようにすることも可能である。

［ホップ数保持部４］
ホップ数保持部４は、パケット解析部２Ａから渡された端末ＩＤとホップ数とを一定期間保持する。また、パケット解析部２Ａから、端末ＩＤについてのホップ数の問い合わせがあった場合は、その端末ＩＤに該当するホップ数を返す。このホップ数保持部４は、例えば図２のように構成されており、端末ＩＤおよびそのホップ数と保持時間とを一組にして保持している。保持時間は初期値から徐々に減少していき、保持時間が０になると、その組の端末ＩＤとホップ数は削除される。

［ＤＶ保持部５］
ＤＶ保持部５は、パケット解析部２Ａから渡された１つのデスティネーション端末ＩＤと１つ以上のＤＶ端末ＩＤと１つのパケットＩＤとを一定期間保持する。また、パケット生成部３から、デスティネーション端末ＩＤについてのＤＶ端末ＩＤの問い合わせがあった場合は、そのデスティネーション端末ＩＤに該当する全てのＤＶ端末ＩＤを返す。このＤＶ保持部５は、例えば図３のように構成されており、１つのデスティネーション端末ＩＤおよび１つ以上のＤＶ端末ＩＤならびに１つのパケットＩＤと保持時間とを一組にして保持している。保持時間は初期値から徐々に減少していき、保持時間が０になると、その組の端末ＩＤとパケットＩＤは削除される。デスティネーション端末ＩＤおよび保持時間は、パケット解析部２Ａから渡されたパケットＩＤをもとに更新される。例えば、すでに保持している組と同じパケットＩＤおよびその組に保持されていないＤＶ端末ＩＤがパケット解析部２Ａから渡された場合には、その組のＤＶ末ＩＤに、パケット解析部２Ａから渡されたＤＶ端末ＩＤを追記し、その組の保持時間を初期値に更新する。

［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）〜Ｃ）の３つの処理をする。

Ａ）通信要求のパケットを生成して送信し、受信された通信要求パケットについての返答パケットを生成して送信する。

Ｂ）自端末がソース端末として他の端末と通信するためにパケットを生成送信するときに、従来通りに生成したパケットに、パケット解析部２Ａから送られてきたルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａを付加し、このホップ範囲数ｎ＋ａを付加したパケットを通信部１を用いて送信する。

Ｃ）自端末が中継端末として受信したパケットを中継送信するときに、パケット解析部２Ａから送られてきたパケットのデスティネーション端末ＩＤについてのＤＶ端末ＩＤをＤＶ保持部５に問い合わせる。そして、問い合わせたデスティネーション端末ＩＤに該当するＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部５に１つ以上存在しており、その１つ以上のＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部５から応答されれば、それぞれのＤＶ端末ＩＤに対して中継を依頼するように上記パケットを作り直し、その作り直したパケットを通信部１を用いて送信する。また、問い合わせたデスティネーション端末ＩＤに該当するＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部５に１つも存在しなければ、上記パケットを破棄する。

実施の形態１の端末で構成したアドホックネットワークの動作を以下に説明する。

まず、ソース端末がデスティネーション端末と通信をしようとして、フラッディングでデスティネーション端末に問い合わせる。

このフラッディングパケットを受信した端末は、パケット解析部２Ａでパケットを解析し、ホップ数保持部４に、ソース端末ＩＤおよびソース端末から自端末までのホップ数ｓを保存し、ＤＶ保持部５に、ディスティネーション端末ＩＤ、ＤＶ端末ＩＤ、およびパケットＩＤを保存する。

また、上記ソース端末からのフラッディングパケットを受信したデスティネーション端末は、自端末に通信を要求するパケットであることを知って、さらにフラッディングによってソース端末に返答する。

この返答のフラッディングパケットを受信した端末は、パケット解析部２Ａでパケットを解析し、デスティネーション端末の端末ＩＤおよびデスティネーション端末から自端末までのホップ数ｄを保存し、ＤＶ保持部５に、ディスティネーション端末ＩＤ、ＤＶ端末ＩＤ、およびパケットＩＤを保存する。

デスティネーション端末からの返答のフラッディングパケットを受信したソース端末は、デスティネーション端末からソース端末までのホップ数（＝ソース端末からデスティネーション端末までのホップ数）ｎを知る。以上で、下準備が完了する。

ソース端末は、デスティネーション端末からのホップ数（＝デスティネーション端末までのホップ数）ｎを上記の下準備によって知っているため、デスティネーション端末に送りたいパケットにルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａを付加し、このパケットを通信部１を用いて送信する。ソース端末のホップ数保持部４には、上記の下準備によってデスティネーション端末からのホップ数ｎが保存されており、ソース端末のパケット解析部２Ａは、デスティネーション端末からのホップ数ｎをホップ数保持部４に問い合わせ、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａを設定し、ソース端末のパケット生成部３は、上記ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａをデスティネーション端末に送りたいパケットに付加する。ここで、ルーティングするホップ範囲数を下限値ｎ（ａ＝０）とすることは、最短パスを通じてルーティングすることを意味する。この最短パスは、少なくとも１つ存在する（厳密には、上記下準備の段階では存在していた）。なお、上記ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａをあらかじめネットワーク内のそれぞれの端末に設定しておくことも可能であり、その場合にはソース端末において上記ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａを設定する必要およびパケットに付加する必要はない。

図４は本発明の実施の形態１の端末においての中継手順を説明するフローチャートである。

中継端末は、ソース端末からのホップ範囲数ｎ＋ａが付加されたパケットを受信すると（ステップＳ１）、パケット解析部２Ａにおいて、ソースアドレス（ソース端末のＩＤ）と、ソース端末から自端末までのホップ数ｓと、隣接端末ＩＤと、パケットＩＤと、デスティネーションアドレス（デスティネーション端末のＩＤ）と、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａとを解析し（ステップＳ２）、ホップ数保持部４およびＤＶ保持部５を更新する。

さらに、中継端末は、パケット解析部２Ａにおいて、ソース端末から自端末までのホップ数ｓとデスティネーション端末から自端末までのホップ数ｄとをホップ数保持部４から得て、自端末を用いたパスのホップ数ｈ（＝ｓ＋ｄ）を求め、ｈ≦ｎ＋ａであるか否かを判別する（ステップＳ３）。

そして、ｈ≦ｎ＋ａであれば、上記パケットおよび上記デスティネーション端末ＩＤをパケット生成部３に送る。

また、ｈ≦ｎ＋ａでなければ、上記パケットを破棄する（ステップＳ４）。

上記パケットおよび上記デスティネーション端末ＩＤをパケット解析部２Ａから送られたパケット生成部３では、デスティネーション端末ＩＤについてのＤＶ端末ＩＤをＤＶ保持部５に問い合わせる（ステップＳ５）。

そして、問い合わせたデスティネーション端末ＩＤに該当するＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部５に１つも存在しなければ、上記パケットを破棄する（ステップＳ４）。

また、問い合わせたデスティネーション端末ＩＤに該当するＤＶ端末ＩＤがＤＶ保持部５に１つ以上存在していれば、ＤＶ保持部５から応答された１つ以上のＤＶ端末ＩＤのそれぞれに対して中継を依頼するようにパケットを作り直し、通信部１を用いて中継送信する（ステップＳ６）。

それぞれの中継端末において上記の処理がなされることで、ソース端末から送信されたパケットがデスティネーション端末に配信され、ソース端末とデスティネーション端末の通信が可能となる。

図５は従来の手法と本発明の手法の相違を説明する図であって、（ａ）は従来の手法、（ｂ）は本発明の手法である。図５において、Ｓの○は上記の端末Ｓを表し、Ｄの○は上記の端末Ｄを表している。図５（ａ）の従来の手法では、端末Ｓと端末Ｄを通る小さな楕円領域内の端末により偏ったマルチパスが形成されるが、図５（ｂ）の本発明の手法では、端末Ｓと端末Ｄを焦点とする大きな楕円領域内の端末により偏りのないマルチパスが形成できる。

図６および図７において、○はそれぞれ端末を表し、Ｓの○は上記の端末Ｓを表し、Ｄの○は上記の端末Ｄを表している。また、図６において、○の中の数字はその端末を用いたパスのホップ数（上記のホップ数ｈ）を表している。また、図７において、ｐ１は図６のホップ数ｈ＝５の端末によって端末Ｓと端末Ｄの間に形成されるパスを表し、ｐ２は図６のホップ数ｈ＝６の端末によって端末Ｓと端末Ｄの間に形成されるパスを表し、ｐ３は図６のホップ数ｈ＝７の端末によって端末Ｓと端末Ｄの間に形成されるパスを表し、ｐ４は、図６のホップ数ｈ＝８の端末によって端末Ｓと端末Ｄの間に形成されるパスを表している。

図６において、端末Ｓと端末Ｄの間の最短のホップ数ｎ＝５である。ａ＝２として、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａ＝７に設定し、ｈ≦７を満たす端末のみで中継する場合は、ｈ＝５，６，７の端末により中継がなされる。これにより、図７において、３つのパスｐ１，ｐ２，ｐ３で中継がなされる。

また、図６において、ａ＝３として、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａ＝８に設定し、ｈ≦８を満たす端末のみで中継する場合は、ｈ＝５，６，７，８の端末により中継がなされる。これにより、図７において、４つのパスｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４で中継がなされる。

以上のように実施の形態１によれば、自端末を用いたパスのホップ数ｈを基準として、中継動作をするか否かを判定することにより、最短パスのみを形成できるので（ａ＝０のとき）、ネットワーク資源を有効に活用でき、ソース端末およびデスティネーション端末を回り込むパスを生成可能であり、偏りがないマルチパスを形成できるので（ａ≧１のとき）、電波干渉による影響を回避できる。

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、アドホックネットネットワークの状況（例えば、通信の不安定さ）に応じて、ソース端末（端末Ｓ）が生成するパケットのルーティングするホップ範囲数を下限値ｎ（ｎは最短パスのホップ数）から上限値ｎ＋αの間で可変制御し、これにより中継端末の領域を可変制御することにより、アドホックネットワークにおいての通信の不安定さを解消し、通信を安定化させることを特徴とする。

本発明では、ソース端末およびデスティネーション端末を回り込むパスを生成可能であり、図５のようにソース端末およびデスティネーション端末の周りに、広くて偏りのないマルチパスを形成できるので、優先制御を導入して、干渉の起こりにくいマルチパスの形成が可能である。

図８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２Ｂと、パケット生成部３と、ホップ数保持部４と、ＤＶ保持部５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、パケット解析部２Ａをパケット解析部２Ｂとした構成である。

この実施の形態２では、パケット解析部２Ｂは、通信の初期には、ルーティングするホップ範囲数を下限値ｎに設定し、例えば通信の途絶の有無をもとに通信の不安定さを検出し、通信が途絶して不安定な場合には、適宜、ルーティングするホップ範囲数をｎ＋１，ｎ＋２，…ｎ＋αと大きくしていき、これにより中継端末の領域を広げていき、冗長パスを増やして、通信を安定化させる。

ここで、ルーティングするホップ範囲数が大き過ぎるとネットワーク全体に与える負荷が大きくなるため、ルーティングするホップ範囲数の上限値ｎ＋α（ａの上限値α）は、ネットワーク全体の負荷が顕著に増大しない範囲の小さな値（例えば１，２，３のいずれか）とすることが望ましい。ルーティングするホップ範囲数を上限値ｎ＋αに設定しても通信が途絶する場合には、例えば通信が可能か否かを再確認する。

例えば、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａを構成するａの上限値α＝２とし、通信が安定なときには、ルーティングするホップ範囲数をｎに設定し、通信が少し不安定なときには、ルーティングするホップ範囲数をｎ＋１に設定し、通信がさらに不安定なときには、ルーティングするホップ範囲数をｎ＋２に設定し、ルーティングするホップ範囲数をｎ＋２に設定しても通信が途絶する場合には、通信が可能か否かを再確認する。

図９は本発明の実施の形態２のソース端末においてのルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａの制御手順を説明するフローチャートである。

まず、ソース端末のパケット解析部２Ｂは、ルーティングするホップ範囲数を下限値ｎに設定し、ソース端末のパケット生成部３は、このルーティングするホップ範囲数ｎを付加したパケットを通信部１を用いて送信する（ステップＳ１１）。

次に、ソース端末のパケット解析部２Ｂは、送信先からのＡＣＫ（通信できていることの応答信号）が受信できているか否かを確認し、ＡＣＫが受信できていれば、通信の途絶なしと判定し、ＡＣＫが受信できていなければ、通信の途絶ありと判定する（ステップＳ１２）。

そして、通信の途絶がない場合は、ルーティングするホップ範囲数をそのままにして、通信を継続する（ステップＳ１３）。

また、通信の途絶がある場合は、ルーティングするホップ範囲数を１つ増やして再設定し、この再設定したルーティングするホップ範囲数を付加してパケットを再送信する（ステップＳ１４）。

ルーティングするホップ範囲数を再設定した場合には、その再設定したルーティングするホップ範囲数が、上限値ｎ＋α以下であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。

そして、再設定したルーティングするホップ範囲数がｎ＋α以下であれば、送信先からのＡＣＫが受信できているか否かを確認する（ステップＳ１２）。

また、再設定したルーティングするホップ範囲数がｎ＋α以下でなければ、通信が可能か否かを再度確認する（ステップＳ１６）。

以上のように実施の形態２によれば、通信が確立できない場合に、ルーティングするホップ範囲数を適宜増やしてやることにより、冗長経路を増やして、通信を安定化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３は、上記実施の形態１または２において、自端末を用いたパスのホップ数ｈがルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａについてｈ≦ｎ＋ａを満たす場合に、自端末を用いたパスの優先度を判定し、この優先度を用いてルーティング制御をすることにより、干渉を抑えたマルチパスを形成することを特徴とする。

この実施の形態３では、自端末を用いたホップ数ｈが、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａについてｈ≦ｎ＋ａを満たし、かつｈ％２＝０またはｈ％２＝１あるいはｈ％３＝０またはｈ％３＝１またはｈ％３＝２を満たす端末のみが中継をする制御方式を導入することにより、干渉を抑えたマルチパスを形成する。ここで、上記の演算「ｈ％２」は、自端末を用いたホップ数ｈを２で除算したときの整数の余りである。同様に、上記の演算「ｈ％３」は、自端末を用いたホップ数ｈを３で除算したときの整数の余りである。

図１０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３の端末は、通信部１と、パケット解析部２Ｃと、パケット生成部３Ｃと、ホップ数保持部４と、ＤＶ保持部５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、パケット解析部２Ａをパケット解析部２Ｃとした構成である。

ソース端末のパケット解析部２Ｃは、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａに加え、「ｈ％２＝１を満たす端末のみが中継をする」等の優先制御条件についてのメッセージを生成し、上記ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａおよび上記優先制御条件についてのメッセージをパケット生成部３に送り、送信パケットに付加させる。なお、上記優先制御条件をあらかじめネットワーク内のそれぞれの端末に設定しておくことも可能であり、その場合にはソース端末において上記優先制御条件をパケットに付加する必要はない。

中継端末のパケット解析部２Ｃは、受信した上記パケットから、上記優先制御条件を解析し、自端末を用いたホップ数ｈが、ｈ≦ｎ＋ａを満たし、かつ上記優先制御条件を満たすか否かを判別し、両条件を満たせば、上記パケットをパケット生成部３に送り、両条件を満たさなければ、上記パケットを破棄する。

図６において、端末Ｓと端末Ｄの間の最短のホップ数ｎ＝５である。ａ＝２として、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａ＝７に設定し、ｈ≦７を満たす端末の内、さらにｈ％２＝１を満たす端末のみで中継する場合は、ｈ＝５，７の端末により中継がなされ、ｈ＝６の端末では中継がなされない。これにより、図７において、ｈ≦７を満たす端末で構成される３つのパスｐ１，ｐ２，ｐ３の内、ｈ＝５，７の端末で構成される２つのパスｐ１，ｐ３で中継がなされる。

また、図６において、ａ＝３として、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａ＝８に設定し、ｈ≦８を満たす端末の内、さらにｈ％３＝１を満たす端末のみで中継する場合は、ｈ＝７の端末により中継がなされ、ｈ＝５，６の端末では中継がなされない。これにより、図７において、ｈ≦７を満たす端末で構成される３つのパスｐ１，ｐ２，ｐ３の内、ｈ＝７の端末で構成される１つのパスｐ３で中継がなされる。

しかしながら、図６において、ａ＝３として、ｈ≦８の端末の内、さらにｈ％３＝２を満たす端末のみで中継する場合には、ｈ＝５，８の端末で中継されることとなるが、ｈ＝７の端末が中継をしないため、実質的には、ｈ＝８の端末は中継ができず、ｈ＝５の端末のみでの中継となり、方式が破綻する。

このような方式の破綻をなくすためには、端末Ｓから送信されたパケットがｈ＝８の端末のいずれかに届き、ｈ＝８の端末を経由した上記パケットがいずれかｈ＝８の端末から端末Ｄに届く必要がある。

そこで、ソース端末（端末Ｓ）およびデスティネーション端末（端末Ｄ）の周りの端末では、迂回処理（無条件に中継）がなされるようにルーティング制御をする。

図６において、ａ＝３として、ｈ≦８の端末の内、さらにｈ％３＝２を満たす端末のみで中継する上記の場合には、例えば、ソース端末またはデスティネーション端末からｍ＝ａ−１＝２ホップ以内の端末で迂回処理がなされるようにルーティング制御をする。

上記迂回処理（無条件に中継）をするために、ソース端末（端末Ｓ）のパケット解析部３は、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａおよび優先制御条件のメッセージに加え、ソース端末（端末Ｓ）からのホップ数ｓまたはデスティネーション端末（端末Ｄ）からのホップ数ｄがｍ以下の端末は無条件で中継をする」等の迂回処理についてのメッセージをパケットに付加して送信させる。例えば、最短パスのホップ数ｎが８〜１２の場合に、ｍは３〜５とする。なお、上記迂回処理条件のメッセージに代えて、パケットのヘッダに迂回処理フラグおよび上記ｍの値を付加することも可能である。

中継端末のパケット解析部２Ｃは、受信した上記パケットに、上記迂回処理条件が付加されているか否かを解析し、迂回処理条件が付加されていれば、端末Ｓから自端末までのホップ数ｓまたは端末Ｄから自端末までのホップ数ｄが、ｓ≦ｍまたはｄ≦ｍを満たすか否かを判別する。そして、ｓ≦ｍまたはｄ≦ｍを満たす場合は、無条件に（自端末を用いたホップ数ｈに関する条件を判別せずに）上記パケットをパケット生成部３に送って中継させる。また、ｓ≦ｍまたはｄ≦ｍを満たさない場合は、ホップ数ｈに関する条件を判別し、このホップ数ｈに関する条件を満たせば、上記パケットをパケット生成部３に送って中継させ、ホップ数ｈに関する条件を満たさなければ、上記パケットを破棄する。

以上のように実施の形態３によれば、干渉を抑えたマルチパスを形成することができる。

実施の形態４
以下に説明する本発明の実施の形態４は、上記実施の形態１または２において、最短パスのホップ数ｎと自端末を用いたパスのホップ数ｈから自端末を用いたパスの優先度を判定し、この優先度を用いてルーティング制御をすることにより、干渉を抑えたマルチパスを形成して、ネットワーク資源を有効活用し、マルチパス間の電波干渉によるパケットロスや遅延を削減することを特徴とする。

この実施の形態４では、最短パスのホップ数ｎと自端末を用いたパスのホップ数ｈとの差ｈ−ｎを、自端末を用いたパスの上記最短パスからの離れ度合として求め、この離れ度合ｈ−ｎに従って複数のパスのそれぞれに優先順位を設け、最も優先順位の高い最短パスを構成する端末（自端末を用いたパスのホップ数ｈ＝ｎであって上記の離れ度合＝０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、自端末が構成するパスよりも優先順位の高いパスを構成する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、ルーティングするホップ範囲数がｎ＋３のときに、離れ度合ｈ−ｎ＝０の中継端末は、受信したパケットをすぐに中継する。また、離れ度合ｈ−ｎ＝１の中継端末は、受信したパケットを自端末に待機させて他の端末による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パケットの中継を検出できれば、待機させたパケットを破棄し、いずれか他の端末によるパケットの中継を検出できなければ、待機させたパケットを中継する。また、離れ度合ｈ−ｎ＝２の中継端末は、受信したパケットを自端末に待機させて他の端末による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パケットの中継を検出できれば、待機させたパケットを破棄し、いずれか他の端末によるパケットの中継を検出できなければ、待機させたパケットを中継する。また、離れ度合ｈ−ｎ＝３の中継端末は、受信したパケットを自端末に待機させて他の端末によるパケットの中継を監視し、時間Ｃ（＞Ｂ）以内に、いずれか他の端末によるパケットの中継を検出できれば、待機させたパケットを破棄し、いずれか他の端末によるパケットの中継を検出できなければ、待機させたパケットを中継する。

図１１は本発明の実施の形態４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４の端末は、通信部１と、パケット解析部２Ｄと、パケット生成部３と、ホップ数保持部４と、ＤＶ保持部５と、パケット監視部６と、時間をずらす装置７とを備えて構成されている。つまり、実施の形態４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６および時間をずらす装置７を設け、パケット解析部２Ａをパケット解析部２Ｄとした構成である。

ソース端末のパケット解析部２Ｄは、ルーティングするホップ範囲数ｎ＋ａに加え、最短パスのホップ数ｎをパケット生成部３に送り、送信パケットに付加させる。

中継端末のパケット解析部２Ｄは、受信した上記パケットから、上記最短パスのホップ数ｎを解析し、この最短パスのホップ数ｎと自端末を用いたパスのホップ数ｈから自端末を用いたパスの上記最短パスからの離れ度合ｈ−ｎを求める。そして、自端末を用いたホップ数ｈがｈ≦ｎ＋ａを満たし、かつ離れ度合ｈ−ｎ＝０であれば、自端末は最優先のパス（＝最短パス）を構成する端末であると判断して、上記パケットをパケット生成部３に送り、通信部を用いて直ちに中継送信させる。また、自端末を用いたホップ数ｈがｈ≦ｎ＋ａを満たし、かつ離れ度合ｈ−ｎ≧１であれば、自端末は最優先のパスよりも優先順位の低いパスを構成する端末であると判断して、上記パケットおよび離れ度合ｈ−ｎをパケット監視部６に送り、時間をずらす装置７によって設定された保持時間、待機させる。また、自端末を用いたホップ数ｈがｈ≦ｎ＋ａを満たさなければ、上記パケットを破棄する。

［パケット監視部６］
パケット監視部６は、パケット解析部２Ｄから渡されたパケットを、時間をずらす装置７によって離れ度合ｈ−ｎ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、保持しているパケットと同じパケットをパケット解析部２Ｄから渡された場合、そのパケットについては自端末よりも優先順位が高い他の端末が正しく中継したと判断して、保持しているパケットおよび渡された同じ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、その保持しているパケットについては自端末よりも優先順位が高い他の端末が正しく中継できなかったと判断して、保持しているパケットをパケット生成部３に送り、通信部１を用いて中継送信させる。

［時間をずらす装置７］
時間をずらす装置７は、パケット監視部６がパケットを保持しておく保持時間を、離れ度合ｈ−ｎが大きいほど長い時間に設定する。例えば、離れ度合ｈ−ｎ＝１であれば、保持時間を時間Ａに設定し、離れ度合ｈ−ｎ＝２であれば、保持時間を時間Ｂ（＞Ａ）に設定する。

以上のように実施の形態４によれば、上記実施の形態３と同様に、干渉を抑えたマルチ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。 図１の端末においてのホップ数保持部の構成図である。 図１の端末においてのＤＶ保持部の構成図である。 図１の端末においての中継手順を説明するフローチャートである。 従来の手法と本発明の手法の相違を説明する図である。 本発明の無線通信端末で構成し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６のアドホックネットワークにおいて形成されるマルチパス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。 図８のソース端末においてのルーティングするホップ範囲数の制御手順を説明するフローチャートである。 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４の無線通信端末の構成図である。

符号の説明

１ 通信部
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ パケット解析部
３ パケット生成部
４ ホップ数保持部
５ ＤＶ保持部
６ パケット監視部
７ 時間をずらす装置

Claims (3)

1. 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、
   他のそれぞれの通信端末と自端末との間のホップ数を保持するホップ数保持手段と、
   自端末がデスティネーション端末にパケットを送信するソース端末であるときに、上記ホップ数保持手段に保持されている上記デスティネーション端末と自端末との間のホップ数をもとに、上記デスティネーション端末と自端末との間の最短パスのホップ数以上の数を、ルーティングするホップ範囲数として設定するルーティング設定手段と、
   上記ルーティングするホップ範囲数を付加したパケットを生成し、このパケットを上記通信手段から送信させるパケット生成手段と、
   通信の途絶に基づいて通信の不安定さを検出する検出手段とを備え、
   上記ルーティング設定手段は、上記ルーティングするホップ範囲数の初期値を上記ホップ数保持手段に保持されている上記デスティネーション端末と自端末との間のホップ数に設定し、通信が不安定であることが検出されたら、上記ルーティングするホップ範囲数をより大きな値に再設定し、上記ルーティングするホップ範囲数をより大きな値に再設定した後にも、通信がなおも不安定であることが検出されたら、上記ルーティングするホップ範囲数をさらにより大きな値に再設定し、
   上記ルーティング設定手段は中継端末にその中継端末を用いたパスの優先度を判定させるための優先制御条件を更に設定し、
   上記パケット生成手段は、上記ルーティングホップ範囲数及び上記優先制御条件を付加したパケットを生成し、
   自端末が中継端末であるときに上記通信手段で受信されたパケットを解析し、上記自端末を用いたパスのホップ数が上記ルーティングホップ範囲数以下である場合に、自端末を用いたパスが上記優先制御条件を満たせば、上記パケットを中継送信させ、自端末を用いたパスが上記優先制御条件を満たさなければ、上記パケットを破棄する解析手段をさらに備える
   ことを特徴とする通信端末。
2. 上記ホップ数保持手段は、他のそれぞれの通信端末から自端末までの最短のホップ数を保持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信端末。
3. 複数の請求項１に記載の通信端末によって構成されたことを特徴とする通信ネットワーク。

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