JP4480726B2 - 無線端末および無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は無線端末および無線通信方法に関し、特にアドホックネットワークを構成し通信する無線端末および無線通信方法に関する。
近年、ユビキタス社会のインフラの1つとして、アドホックネットワークが注目されている。このアドホックネットワークは、アクセスポイントを必要とせず、例えば、ノートパソコン、PDA、携帯電話など、無線接続できる端末でネットワークを構成し、データの送受信を行う。
従来、アドホックネットワークでは、応答フレームを用いた信頼性の高いコネクション型通信を行っていた。フレームを受信した無線端末が、フレームを送信した無線端末に応答フレームを返すことによって、フレームを送信した無線端末が、次段の無線端末まで正常に通信が行われたと認識する。
図15は、無線端末の無線到達範囲を示した図である。図に示すように無線端末131〜133が配置されている。無線到達範囲141は、無線端末131の無線が到達する範囲を示す。無線端末131の無線は、無線端末132まで届く。無線到達範囲142は、無線端末132の無線が到達する範囲を示す。無線端末132の無線は、無線端末131,133まで届く。無線到達範囲143は、無線端末133の無線が到達する範囲を示す。無線端末133の無線は、無線端末132まで届く。
図15において、無線端末131から無線端末133にデータを送信する場合、無線端末131から無線端末133に直接無線が届かないので、無線端末132を介する必要がある。すなわち、無線端末131は、まずフレーム(データ)を無線端末132に送信し、無線端末132が受信したフレームを無線端末133に送信する。
図16は、図15の無線端末のシーケンス図である。上記で説明したように無線端末131が無線端末133にデータを送信するとする。この場合、図に示すようにステップS101において、無線端末131は、無線端末132にフレームを送信する。ステップS102において、無線端末132は、フレームを受信したことを示す応答フレームを無線端末131に返す。ステップS103において、無線端末132は、無線端末131から受信したフレームを無線端末133に送信する。ステップS104において、無線端末133は、フレームを受信したことを示す応答フレームを無線端末132に返す。このように、無線端末は、送信元に応答フレームを返しながら、終点(最終宛先)の無線端末まで順次データを送信していくことにより、信頼性の高いコネクション型通信を実現している。
なお、アドホックネットワークにおいて、送信元ノードと宛先ノードとの間の最適パスを確立するアドホック網のルーティング方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−48478号公報(段落番号〔0011〕〜〔0018〕、図1)
しかし、従来の無線端末では、データを送信してきた無線端末に応答フレームを返すため、応答フレームを送受信する時間分、データの転送効率が低下する。また、応答フレームによりトラフィックが増加するという問題点があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、次段の無線端末が他の無線端末に送信するフレームを、応答フレームとして利用することにより、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減する無線端末および無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明では上記問題を解決するために、アドホックネットワークを構成し通信する無線端末において、データフレームを無線送信するフレーム送信手段と、前記データフレームを受信した次段の無線端末が他の無線端末に無線送信した前記データフレームを受信するフレーム受信手段と、前記フレーム受信手段の前記データフレームの受信によって、前記データフレームが前記次段の無線端末に受信されたことを認識するフレーム受信認識手段と、前記フレーム送信手段が無線送信する前記データフレームに付与されている識別子を記憶する識別子記憶手段と、前記フレーム受信手段が受信した前記データフレームの識別子と前記識別子記憶手段の識別子とを比較する識別子比較手段と、を有し、前記フレーム受信認識手段は、前記識別子比較手段の比較結果に基づいて、前記データフレームが前記次段の無線端末に受信されたことを認識することを特徴とする無線端末が提供される。
このような無線端末1によれば、フレーム受信手段は、次段の無線端末がフレーム送信手段から受信したデータフレームを他の無線端末に送信したとき、そのデータフレームを受信する。識別子比較手段は、フレーム受信手段が受信したデータフレームの識別子と識別子記憶手段の識別子とを比較する。フレーム受信認識手段は識別子比較手段の比較結果に基づいて、データフレームが次段の無線端末に受信されたことを認識する。よって、無線端末は、次段の無線端末かデータフレームを受信したことを示す応答フレームを受信する必要がなくなり、また、識別子の比較結果により信頼性の高い通信を確立できる。
本発明の無線端末では、次段の無線端末が受信して他の無線端末に送信するデータフレームを受信し、データフレームが次段の無線端末に受信されたと認識するようにした。また、受信したデータフレームの識別子と記憶した識別子との比較に基づいて、データフレームが次段の無線端末に受信されたことを認識するようにした。これによって、無線端末は、次段の無線端末からデータフレームを受信したことを示す応答フレームを受信する必要がなくなり、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。また、データフレームの識別子の比較結果により信頼性の高い通信を確立することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
無線端末の概要を示した図である。 第1の実施の形態に係る無線端末によるアドホックネットワークの構成例を示した図である。 無線端末のハードウェア構成例を示した図である。 無線端末の機能ブロック図である。 フレームのデータ構成例を示した図である。 管理テーブルのデータ構成例を示した図である。 フレームの転送経路の探索例を説明する図である。 図2の無線端末のシーケンス図である。 第2の実施の形態に係る無線端末の機能ブロック図である。 図9の機能を有する図2の無線端末のシーケンス図である。 第3の実施の形態に係る無線端末によるアドホックネットワークの構成例を示した図である。 図11の無線端末のシーケンス図である。 第4の実施の形態に係る無線端末によるアドホックネットワークの構成例を示した図である。 図13の無線端末のシーケンス図である。 無線端末の無線到達範囲を示した図である。 図15の無線端末のシーケンス図である。
以下、本発明の原理を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、無線端末の概要を示した図である。図に示す無線端末1〜3は、アドホックネットワークを構成し無線通信をする。無線端末1の無線到達範囲は、無線端末2までとする。無線端末2の無線到達範囲は、無線端末1,3までとする。無線端末3の無線到達範囲は、無線端末2までとする。このため、無線端末1から無線端末3にデータを送信するには、無線端末2を介さなければならない。
無線端末1は、フレーム送信手段1a、フレーム受信手段1b、フレーム受信認識手段1c、およびアンテナ1dを有している。
無線端末1のフレーム送信手段1aは、アンテナ1dよりフレームを無線送信する。フレーム受信手段1bは、次段の無線端末2が無線端末1のフレームを受信して、無線端末3に無線送信するフレームをアンテナ1dより受信する。フレーム受信認識手段1cは、フレーム受信手段1bのフレームの受信によって、フレームが次段の無線端末2に受信されたことを認識する。
このように、無線端末1は、次段の無線端末2がフレーム送信手段1aのフレームを受信し、他の無線端末3に送信したそのフレームを受信することによって、フレームが次段の無線端末2に受信されたと認識するようにした。これによって、無線端末は、次段の無線端末からフレームを受信したことを示す応答フレームを受信する必要がなくなり、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。
次に、本発明の第1の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第1の実施の形態に係る無線端末によるアドホックネットワークの構成例を示した図である。図に示す無線端末10,21〜23は、アドホックネットワークを構成している。無線端末10,21〜23は、ユニークな識別子(端末ID)が割り振られており、この端末IDを使ったアドホックネットワークルーティングプロトコルを用いて、フレームの送受信を行う。
無線到達範囲31は、無線端末10の無線が到達する範囲を示す。無線端末10の無線は、無線端末21まで届く。無線到達範囲32は、無線端末21の無線が到達する範囲を示す。無線端末21の無線は、無線端末10,22まで届く。無線到達範囲33は、無線端末22の無線が到達する範囲を示す。無線端末22の無線は、無線端末21,23まで届く。無線到達範囲34は、無線端末23の無線が到達する範囲を示す。無線端末23の無線は、無線端末22まで届く。無線端末10と無線端末21、無線端末21と無線端末22、および無線端末22と無線端末23は、双方向リンクである。
無線端末10から無線端末23にデータを送信するとする。この場合、無線端末10から無線端末23には、無線が直接届かないので、無線端末10と双方向リンクの無線端末21、無線端末21と双方向リンクの無線端末22を介する必要がある。このような双方向リンクされた無線端末によるデータの送信経路は、後述する探索フレームによって予め探索される。
無線端末10は、送信するデータのフレームを生成し、無線端末21に送信する。無線端末21は、無線端末10から受信したフレームを無線端末22に送信する。このとき、無線端末21の無線端末22に送信するフレームの無線は、双方向リンクされた無線端末10にも届く。無線端末10は、このフレームを応答フレームとして受信することにより、無線端末21がフレームを受信したことを認識する。
無線端末22は、無線端末21から受信したフレームを無線端末23に送信する。このとき、無線端末22の無線端末23に送信するフレームの無線は、双方向リンクされた無線端末21にも届く。無線端末21は、このフレームを応答フレームとして受信することにより、無線端末22がフレームを受信したことを認識する。
無線端末23は、無線端末22からフレームを受信すると、応答フレームを無線端末22に返す。無線端末23は、フレームの終点の無線端末であるので、フレームを他の無線端末に送信することがなく、無線端末22は、フレームが無線端末23に受信されたか認識することができない。そのため、終点の無線端末23は、応答フレームを前段の無線端末22に送信する。
このように、次段の無線端末が他の無線端末に送信(転送)するフレームを応答フレームとして利用することにより、信頼性の高いコネクション型通信を確立するとともに、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。
なお、アドホックネットワークルーティングプロトコルは、多くの方式が提案されているが、上記のフレームの送受信は、アドホックネットワークルーティングプロトコルに依存しないので、様々なアドホックネットワークルーティングプロトコルに適用することができる。
次に、無線端末10のハードウェア構成例について説明する。
図3は、無線端末のハードウェア構成例を示した図である。図に示すように無線端末10は、CPU(Central Processing Unit)10aによって装置全体が制御されている。CPU10aには、バス10gを介してRAM(Random Access Memory)10b、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)10c、グラフィック処理装置10d、入力インターフェース10e、および無線通信インターフェース10fが接続されている。
RAM10bには、CPU10aに実行させるOS(Operating System)のプログラムや、アドホックネットワークでデータの送受信をするためのアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM10bには、CPU10aによる処理に必要な各種データが保存される。HDD10cには、上記のOSやアプリケーションプログラム、各種データなどが格納される。
グラフィック処理装置10dには、モニタ10hが接続されている。グラフィック処理装置10dは、CPU10aからの命令に従って、画像をモニタ10hの表示画面に表示させる。入力インターフェース10eには、キーボード10iと、マウス10jとが接続されている。入力インターフェース10eは、キーボード10iやマウス10jから送られてくる信号を、バス10gを介してCPU10aに送信する。
無線通信インターフェース10fは、アンテナ10kに接続されている。無線通信インターフェース10fは、CPU10aからの命令に従い、アンテナ10kを介して、他の無線端末と無線通信を行う。
以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。なお、無線端末21〜23も図3と同様のハードウェアを有している。
次に、無線端末10の機能について説明する。
図4は、無線端末の機能ブロック図である。図に示すように無線端末10は、フレーム受信部11、フレーム管理部12、管理テーブル13、フレーム送信部14、送信フレーム受信部15、識別子比較部16、フレーム受信認識部17、およびフレーム送信判断部18を有している。図2で示した無線端末21〜23も図4と同様の機能を有し、以下では無線端末10の機能についてのみ説明をする。
フレーム受信部11は、前段の無線端末から送信されるフレームを受信する。例えば、図2に示す無線端末22のフレーム受信部の場合は、前段の無線端末21から送信されるフレームを受信することになる。なお、前段の無線端末とは、自端末に対しフレームを送信する無線端末をいう。次段の無線端末とは、自端末の送信するフレームを受信する無線端末をいう。
フレーム管理部12は、フレーム受信部11で受信されたフレームのTTL(Time To Live)を1減算する。フレーム管理部12は、減算したTTLとともに、フレーム受信部11で受信されたフレームに付与されているユニークなフレーム識別子を管理テーブル13に記憶する。
ここで、フレームのデータ構成例について説明する。
図5は、フレームのデータ構成例を示した図である。図に示すようにフレーム40は、ローカルヘッダ41とグローバルヘッダ42とデータの部分とに分かれる。ローカルヘッダ41には、フレーム40の転送経路において、隣り合った無線端末同士でフレーム40を送受信するためのアドレス、TTL、およびフレーム40にユニークに付与されたフレーム識別子が含まれる。例えば、図に示すローカルヘッダ41の送信先には、隣り合った無線端末同士での送信先のMACアドレスが格納される。送信元には、隣り合った無線端末同士での送信元の無線端末のMACアドレスが格納される。TTLには、フレーム40が転送される度に1減算される値が格納される。FIDには、フレーム40に付与されたユニークなフレーム識別子が格納される。
グローバルヘッダ42には、送信するデータを生成して最初にフレーム40を送信した始点の無線端末のアドレスおよびフレーム40の最終宛先である終点の無線端末のアドレスが含まれる。例えば、図に示すグローバルヘッダ42の送信先には、終点の無線端末のMACアドレスが格納される。送信元には、始点の無線端末のMACアドレスが格納される。
図4の説明に戻る。管理テーブル13は、フレーム受信部11によって受信されたフレームのフレーム識別子と、フレーム管理部12によって1減算されたTTLとが、対応付けて記憶される。管理テーブル13は、例えば、図3で示したRAM10bまたはHDD10cの記憶装置に構築される。
図6は、管理テーブルのデータ構成例を示した図である。図に示すように管理テーブル13は、フレーム識別子を記憶するFIDの欄とTTLを記憶するTTLの欄を有している。図に示す管理テーブル13のFIDの欄とTTLの欄は、横方向に関連付けられ、受信したフレームのフレーム識別子と1減算されたTTLとが対応付けられて記憶される。
管理テーブル13は、フレーム識別子とTTLをn個記憶することができ、古いものから上書きされていく。すなわち、フレーム受信部11で受信された新しいフレームのフレーム識別子とこれに対応するTTLが管理テーブル13に記憶されていき、逆に無線端末10,21〜23で送受信されなくなった古いフレームのフレーム識別子とこれに対応するTTLが消去されていく。
図4の説明に戻る。フレーム送信部14は、無線端末10が始点および終点の無線端末でない場合、フレーム受信部11によって受信され、フレーム管理部12によってTTLが1減算されたフレームを、次段の無線端末に無線転送する。無線端末10が始点の無線端末である場合は、生成されたフレームにユニークなフレーム識別子と、フレームを中継する無線端末の数を考慮したTTLとを付与して無線送信する。無線端末10が終点の無線端末である場合は、フレーム受信部11が前段の無線端末からフレームを受信すると、フレームを受信したことを示す応答フレームを前段の無線端末に無線送信する。
送信フレーム受信部15は、次段の無線端末がフレーム送信部14のフレームを受信して、さらに次段の無線端末に無線転送するフレームを受信する。例えば、図2の例では、無線端末21が無線端末10からフレームを受信して、そのフレームを次段の無線端末22に無線転送したとき、送信フレーム受信部15はその無線転送したフレームを受信する。無線端末10,21は双方向リンクであるので、送信フレーム受信部15は、無線端末21の無線転送するフレームを受信することができる。
識別子比較部16は、送信フレーム受信部15が受信したフレームに含まれているフレーム識別子と、管理テーブル13に記憶されているフレーム識別子とが一致するか比較する。
フレーム受信認識部17は、識別子比較部16の比較結果が一致したとき、フレームが次段の無線端末に正常に受信されたと認識する。つまり、フレーム送信部14によって、次段の無線端末に送信したフレームのフレーム識別子は、管理テーブル13に記憶されているので、次段の無線端末が無線転送したフレームのフレーム識別子が管理テーブル13のフレーム識別子と一致すれば、フレーム送信部14が送信したフレームが次段の無線端末に正常に受信されたと認識することができる。一方、識別子比較部16の比較結果が一致しない場合、例えば、所定時間経過しても、管理テーブル13に記憶されているフレーム識別子と同じフレーム識別子のフレームを受信できない場合は、次段の無線端末にフレームが受信されていないと認識することができる。また、送信フレーム受信部15が応答フレームを受信したときもフレームが正常に受信されたと認識する。
フレーム送信判断部18は、送信フレーム受信部15によって受信されたフレームに含まれているフレーム識別子とTTLとを取得する。そして、取得したフレーム識別子に対応するTTLを管理テーブル13から取得する。フレーム送信判断部18は、送信フレーム受信部15より受信されたフレームから取得したTTLと、管理テーブル13から取得したTTLとを比較し、送信フレーム受信部15の受信したフレームがどの無線端末から送信されたものか判断する。つまり、TTLは、無線端末を介する度に、1減算されるので、送信フレーム受信部15が受信したフレームのTTLが、1減算されていれば、次段の無線端末が無線送信したフレームを受信したと認識することができる。2減算されていれば、さらに次段の無線端末が無線送信したフレームを受信したと認識することができる。
次に、フレームの転送経路の探索例について説明する。
図7は、フレームの転送経路の探索例を説明する図である。図において無線端末51,55間でフレーム転送をする場合の転送経路の探索を行うとする。無線端末51〜55はそれぞれ、アドレスA〜Eを有しているとする。
まず、無線端末51は、図5で示したフレーム40のローカルヘッダ41の送信先に、ブロードキャストを示すオール1の値を格納する。送信元には、自分自身のアドレスAを格納する。グローバルヘッダ42の送信先、送信元には、無線端末51,55間の転送経路探索であるので、それぞれ、無線端末55のアドレスE、無線端末51のアドレスAを格納する。無線端末51は、このフレーム40(以下、探索フレーム)をブロードキャスト発信する。
無線端末51で生成された探索フレームは、無線端末52に受信されたとする。無線端末52は、無線端末51から受信した探索フレームのローカルヘッダおよびグローバルヘッダの送信元(ともにアドレスA)を、例えば、管理テーブル(図4で説明した管理テーブル13)やRAM、HDDの記憶装置に記憶する。これによって、無線端末52は、他の無線端末からグローバルヘッダの送信先がアドレスAのフレームを受信した場合、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームを無線端末51に送信すればよいと認識することができる。無線端末52は、無線端末51から受信した探索フレームのローカルヘッダの送信元を自己のアドレスBに書き換えて、ブロードキャスト発信する。
無線端末52で生成された探索フレームは、無線端末53に受信されたとする。無線端末53は、無線端末52から受信した探索フレームのローカルヘッダおよびグローバルヘッダの送信元(アドレスB、アドレスA)を、例えば、管理テーブルやRAM、HDDの記憶装置に記憶する。これによって、無線端末53は、他の無線端末からグローバルヘッダの送信先がアドレスAのフレームを受信した場合、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームをアドレスBの無線端末52に送信すればよいと認識することができる。無線端末53は、無線端末52から受信した探索フレームのローカルヘッダの送信元を自己のアドレスCに書き換えて、ブロードキャスト発信する。
無線端末53,54も、上記と同様にして、他の無線端末からグローバルヘッダの送信先がアドレスAのフレームを受信した場合には、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームを前段の無線端末52,53に送信すればよいことを学習する。
無線端末54で生成された探索フレームは、無線端末55に受信されたとする。無線端末55は、無線端末54から受信した探索フレームのローカルヘッダおよびグローバルヘッダの送信元(アドレスD、アドレスA)を、例えば、管理テーブルやRAM、HDDの記憶装置に記憶する。これによって、無線端末55は、送信先がアドレスAのフレームを送信する場合、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームをアドレスDの無線端末54に送信すればよいと認識することができる。
無線端末55は、ローカルヘッダの送信元がアドレスE、グローバルヘッダの送信先および送信元がそれぞれアドレスA,Eの探索フレームを生成する。無線端末55は、この探索フレームをブロードキャスト発信する。
無線端末55で生成された探索フレームは、無線端末54に受信されたとする。無線端末54は、無線端末55から受信した探索フレームのローカルヘッダおよびグローバルヘッダの送信元(アドレスE、アドレスE)を、例えば、管理テーブルやRAM、HDDの記憶装置に記憶する。これによって、無線端末54は、他の無線端末からグローバルヘッダの送信先がアドレスEのフレームを受信した場合、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームをアドレスEの無線端末55に送信すればよいと認識することができる。無線端末54は、無線端末55から受信した探索フレームのローカルヘッダの送信元を自己のアドレスDに書き換えて、ブロードキャスト発信する。
無線端末54で生成された探索フレームは、無線端末53に受信されたとする。無線端末53は、無線端末54から受信した探索フレームのローカルヘッダおよびグローバルヘッダの送信元(アドレスD、アドレスE)を、例えば、管理テーブルやRAM、HDDの記憶装置に記憶する。これによって、無線端末54は、他の無線端末からグローバルヘッダの送信先がアドレスEのフレームを受信した場合、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームをアドレスDの無線端末54に送信すればよいと認識することができる。無線端末53は、無線端末54から受信した探索フレームのローカルヘッダの送信元を自己のアドレスCに書き換えて、ブロードキャスト発信する。
無線端末52,51も、上記と同様にして、他の無線端末からグローバルヘッダの送信先がアドレスEのフレームを受信した場合には、管理テーブルまたは記憶装置を参照することにより、そのフレームを前段の無線端末52,53に送信すればよいことを学習する。
このようにして無線端末51,55間のフレームの転送経路が探索される。なお、ある無線端末が通信不能になった場合は、探索した転送経路が使用できなくなる。この場合は、通信可能な別の無線端末を介して通信できるように再度転送経路の探索を行う。また、予め通信可能な転送経路を人為的に決めておいてフレームの送受信を行うようにしてもよい。
以下、図4の機能を有する図2の無線端末10,21〜23の動作について説明する。
図8は、図2の無線端末のシーケンス図である。無線端末10から無線端末23にデータを送信するとする。なお、図中の括弧の左側の数字は、無線通信されるフレームのフレーム識別子を示す。右側の数字は、TTLを示す。
ステップS1において、無線端末10のフレーム送信部14は、無線端末23に送信するデータのフレームを生成する。無線端末10は始点の無線端末であるので、フレーム送信部14は、フレームにユニークなフレーム識別子とTTLとを付与し、この付与したフレーム識別子とTTLとを管理テーブル13に記憶する。フレーム送信部14は、生成したフレームを無線端末21に送信する。なお、以下では、フレーム識別子を10、TTLを5として説明する。
ステップS2において、無線端末21のフレーム受信部は、無線端末10からフレームを受信する。無線端末21のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末21のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL4のフレームを無線端末22に送信(転送)する。
無線端末21が無線端末22に送信したフレームは、無線端末10にも届く(図中点線矢印A1)。無線端末10の送信フレーム受信部15は、フレーム送信部14がアドホックネットワーク上に送信したフレームが存在しないか監視しており、無線端末21から送信されたフレームを受信する。
無線端末10の識別子比較部16は、送信フレーム受信部15で受信されたフレームのフレーム識別子10と管理テーブル13に記憶されているフレーム識別子とを比較する。無線端末10の管理テーブル13には、ステップS1で説明したようにフレーム識別子10が記憶されているので、識別子比較部16の比較結果は一致し、フレーム受信認識部17は、フレームが適正に無線端末21に受信されたと認識する。また、無線端末10のフレーム送信判断部18は、受信したフレームのTTLが1減算されていることによって、次段の無線端末21からさらに次段の無線端末22に転送されたフレームであることを認識する。
ステップS3において、無線端末22のフレーム受信部は、無線端末21からフレームを受信する。無線端末22のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末22のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL3のフレームを無線端末23に送信する。
無線端末22が無線端末23に転送したフレームは、無線端末21にも届く(図中点線矢印A2)。無線端末21の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に転送したフレームが存在しないか監視しており、無線端末22から送信されたフレームを受信する。
無線端末21の識別子比較部は、送信フレーム受信部で受信されたフレームのフレーム識別子と管理テーブルに記憶されているフレーム識別子とを比較する。無線端末21の管理テーブルには、ステップS2で説明したようにフレーム識別子10が記憶されているので、識別子比較部の比較結果は一致し、フレーム受信認識部は、フレームが適正に無線端末22に受信されたと認識する。また、無線端末21のフレーム送信判断部は、受信したフレームのTTLが1減算されていることによって、次段の無線端末22からさらに次段の無線端末23に転送されたフレームであることを認識する。
ステップS4において、無線端末23のフレーム受信部は、無線端末22からフレームを受信する。無線端末23のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末23のフレーム送信部は、終点端末が自装置と設定されたフレームであることを認識し、このフレームの転送は行わず、前段の無線端末22に対して正常に受信したことを示す応答フレームを送信する。応答フレームのフレーム識別子とTTLは、受信したフレームのそのままの値を用い、10と3である。
無線端末22の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に転送したフレームが存在しないか監視しており、無線端末23から送信された応答フレームを受信する。無線端末22のフレーム受信認識部は、無線端末23から応答フレームが受信されたことにより、フレームが適正に無線端末23に受信されたと認識する。また、無線端末22のフレーム送信判断部は、応答フレームのTTLが3であることにより、ステップS3で送信したフレームであることを認識する。
このように、次段の無線端末が送信するフレームを、応答フレームとして利用することにより、信頼性の高いコネクション型通信を確立するとともに、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。
次に、本発明の第2の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第2の実施の形態では、次段の無線端末にフレームを送信した無線端末が、次段の無線端末の転送するフレームを所定時間経過しても受信できない場合、フレームを再送する。なお、第2の実施の形態において、アドホックネットワークの構成例、無線端末のハードウェア構成例は図2,3と同じであり、その説明を省略する。
図9は、第2の実施の形態に係る無線端末の機能ブロック図である。図において、図4と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
フレーム送信部61は、送信フレーム受信部15が所定時間経過しても次段の無線端末に送信したフレームを、次段の無線端末から受信できない場合、同じフレームを再送する。また、フレーム送信部61は、フレーム受信部11が以前受信したフレームと同じフレームを受信した場合、そのフレームは送信済みであることを示す送信済みフレームを前段の無線端末に送信する。なお、フレーム受信部11が同じフレームを受信したかは、管理テーブル13のフレーム識別子、TTLを参照することによりわかる。
フレーム受信認識部62は、送信フレーム受信部15が送信済みフレームを受信すると、フレームが適正に次段の無線端末に受信されていたと認識する。
以下、図9の機能を有する図2の無線端末10,21〜23の動作について説明する。
図10は、図9の機能を有する図2の無線端末のシーケンス図である。無線端末10から無線端末23にデータを送信するとする。なお、図中の括弧の左側の数字は、無線通信されるフレームのフレーム識別子を示す。右側の数字は、TTLを示す。
ステップS11において、無線端末10のフレーム送信部61は、無線端末23に送信するデータのフレームを生成する。このとき、フレーム送信部61は、フレームにユニークなフレーム識別子とTTLとを付与し、この付与したフレーム識別子とTTLとを管理テーブル13に記憶する。フレーム送信部61は、生成したフレームを無線端末21に送信する。なお、以下では、フレーム識別子を10、TTLを5として説明する。
ステップS12において、無線端末21のフレーム受信部は、無線端末10からフレームを受信する。無線端末21のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末21のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL4のフレームを無線端末22に送信(転送)する。
無線端末21が無線端末22に送信したフレームは、無線端末10にも届くはずであるが、何らかの障害で届かなかったとする(図中点線矢印B1)。
ステップS13において、無線端末22のフレーム受信部は、無線端末21からフレームを受信する。無線端末22のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末22のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL3のフレームを無線端末23に送信する。
無線端末22が無線端末23に転送したフレームは、無線端末21にも届く(図中点線矢印B2)。無線端末21の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に転送したフレームが存在しないか監視しており、無線端末22から送信されたフレームを受信する。
無線端末21の識別子比較部は、送信フレーム受信部で受信されたフレームのフレーム識別子と管理テーブルに記憶されているフレーム識別子とを比較する。無線端末21の管理テーブルには、ステップS12で説明したようにフレーム識別子10が記憶されているので、識別子比較部の比較結果は一致し、フレーム受信認識部は、フレームが適正に無線端末22に受信されたと認識する。また、無線端末21のフレーム送信判断部は、受信したフレームのTTLが1減算されていることによって、次段の無線端末22からさらに次段の無線端末23に転送されたフレームであることを認識する。
ステップS14において、無線端末23のフレーム受信部は、無線端末22からフレームを受信する。無線端末23のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末23のフレーム送信部は、終点端末が自装置と設定されたフレームであることを認識し、このフレームの転送は行わず、前段の無線端末22に対して正常に受信したことを示す応答フレームを送信する。応答フレームのフレーム識別子とTTLは、受信したフレームのそのままのフレーム識別子とTTLを用い、10と3である。
無線端末22の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に転送したフレームが存在しないか監視しており、無線端末23から送信された応答フレームを受信する。無線端末22のフレーム受信認識部は、無線端末23から応答フレームが受信されたことにより、フレームが適正に無線端末23に受信されたと認識する。また、フレーム送信判断部は、応答フレームのTTLが3であることにより、ステップS13で送信したフレームであることを認識する。
ステップS15において、無線端末10のフレーム送信部61は、無線端末21に送信したフレームを、所定時間経過しても送信フレーム受信部15が無線端末21から受信しないので、ステップS11で送信したフレームと同じフレーム(フレーム識別子10、TTL5)を再送する。
ステップS16において、無線端末21のフレーム受信部は、無線端末10からフレーム識別子10、TTL5のフレームを受信する。無線端末21のフレーム管理部は、受信したフレームのTTLを1減算する。受信したフレームのフレーム識別子と、1減算されたTTLは、ステップS12において管理テーブルに記憶されており、フレーム送信部は、以前に同じフレームを受信したと認識し、受信したフレームは送信済みであることを示す送信済みフレームを無線端末10に送信する。
無線端末10の送信フレーム受信部15は、無線端末21から送信済みフレームを受信する。無線端末10のフレーム受信認識部62は、送信フレーム受信部15の送信済みフレームの受信によって、フレームが次段の無線端末21に適正に受信されていたと認識する。
このように、フレームが次段の無線端末に適正に受信されたか確認できない場合、フレームを再送する。そして、次段の無線端末は、フレームを適正に受信していた場合、送信済みフレームを無線端末に返すようにした。これによって、信頼性の高いコネクション型通信を確立することができ、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第3の実施の形態では、無線端末が、次段の無線端末の無線送信(転送)するフレームを受信できない場合でも、終点の無線端末と双方向リンクであれば、終点の無線端末の無線送信する応答フレームを受信することによって、フレームが適正に次段の無線端末に受信されていたと認識する。なお、第3の実施の形態において、無線端末のハードウェア構成例、機能ブロックは図3,4と同じであり、その説明を省略する。
図11は、第3の実施の形態に係る無線端末によるアドホックネットワークの構成例を示した図である。図に示す無線端末71〜74は、アドホックネットワークを構成している。無線到達範囲81は、無線端末71の無線が到達する範囲を示す。無線端末71の無線は、無線端末72まで届く。無線到達範囲82は、無線端末72の無線が到達する範囲を示す。無線端末72の無線は、無線端末71,73,74まで届く。無線到達範囲83は、無線端末73,74の無線が到達する範囲を示す。無線端末73の無線は、無線端末72,74まで届き、無線端末74の無線は、無線端末72,73まで届く。無線端末71と無線端末72、無線端末72と無線端末73、無線端末72と無線端末74、および無線端末73と無線端末74は、双方向リンクである。
無線端末71から無線端末74にデータを送信するとする。データの転送ルートは、探索フレームによってすでに決まっており、無線端末72、無線端末73の順にデータが転送されるとする。
以下、図4の機能を有する図11の無線端末71〜74の動作について説明する。
図12は、図11の無線端末のシーケンス図である。なお、図中の括弧の左側の数字は、無線通信されるフレームのフレーム識別子を示す。右側の数字は、TTLを示す。
ステップS21において、無線端末71のフレーム送信部は、無線端末74に送信するデータのフレームを生成する。このとき、フレーム送信部は、フレームにユニークなフレーム識別子とTTLとを付与し、この付与したフレーム識別子とTTLとを管理テーブルに記憶する。フレーム送信部は、生成したフレームを無線端末72に送信する。なお、以下では、フレーム識別子を10、TTLを5として説明する。
ステップS22において、無線端末72のフレーム受信部は、無線端末71からフレームを受信する。無線端末72のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末72のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL4のフレームを無線端末73に送信(転送)する。
無線端末72が無線端末73に送信したフレームは、無線端末71にも届く(図中点線矢印C1)。無線端末71の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に送信したフレームが存在しないか監視しており、無線端末72から送信されたフレームを受信する。
無線端末71の識別子比較部は、送信フレーム受信部で受信されたフレームのフレーム識別子10と管理テーブルに記憶されているフレーム識別子とを比較する。無線端末71の管理テーブルには、ステップS21で説明したようにフレーム識別子10が記憶されているので、識別子比較部の比較結果は一致し、フレーム受信認識部は、フレームが適正に無線端末72に受信されたと認識する。また、無線端末71のフレーム送信判断部は、受信したフレームのTTLが1減算されていることによって、次段の無線端末72からさらに次段の無線端末73に転送されたフレームであることを認識する。
ステップS23において、無線端末73のフレーム受信部は、無線端末72からフレームを受信する。無線端末73のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末73のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL3のフレームを無線端末74に送信する。
無線端末73が無線端末74に転送したフレームは、無線端末72にも届くはずであるが、何らかの障害で届かなかったとする(図中点線矢印C2)。
ステップS24において、無線端末74のフレーム受信部は、無線端末73からフレームを受信する。無線端末74のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末74のフレーム送信部は、終点端末が自装置と設定されたフレームであることを認識し、このフレームの転送は行わず、前段の無線端末73に対して正常に受信したことを示す応答フレームを送信する。応答フレームのフレーム識別子とTTLは、受信したフレームの値を用い、10と3である。
無線端末73の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に転送したフレームが存在しないか監視しており、無線端末74から送信された応答フレームを受信する。無線端末73のフレーム受信認識部は、無線端末74から応答フレームが受信されたことにより、フレームが適正に無線端末74に受信されたと認識する。また、無線端末73のフレーム送信判断部は、応答フレームのTTLが3であることにより、ステップS23で送信したフレームを無線端末74が受信したことを認識する。
無線端末72の送信フレーム受信部は、無線端末73から送信されるフレームを監視しているが、障害によってこのフレームを受信することがない(図中点線矢印C2)。このため、無線端末72は、フレームが適性に無線端末73に受信されたか認識することができない。しかし、無線端末72は、無線端末74と双方向リンクであり、無線端末74が送信する応答フレームを受信することができる(図中矢印C3)。無線端末73のフレーム送信識別部は、送信フレーム受信部が無線端末74からの応答フレームを受信することにより、フレームが無線端末73に適正に送信できたと認識する。
このように、フレームが適正に受信されたか次段の無線端末から確認できない場合、終点の無線端末と双方向リンクであれば、終点の無線端末からの応答フレームを受信することによって、フレームが次段の無線端末に適正に受信されたと認識するようにした。これによって、信頼性の高いコネクション型通信を確立することができ、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。また、終点の無線端末から応答フレームを受信することによって、フレームの再送、フレームの送信済みの確認をしなくて済み、よりデータ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。
次に、本発明の第4の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第4の実施の形態では、無線端末が、次段の無線端末の無線送信(転送)するフレームを受信できない場合でも、次段以降の無線端末と双方向リンクであれば、その無線端末の送信するフレームを受信することによって、フレームが適正に次段の無線端末に受信されていたと認識する。なお、第4の実施の形態において、無線端末のハードウェア構成例、機能ブロックは図3,4と同じであり、その説明を省略する。
図13は、第4の実施の形態に係る無線端末によるアドホックネットワークの構成例を示した図である。図に示す無線端末91〜94は、アドホックネットワークを構成している。無線到達範囲101は、無線端末91,92の無線が到達する範囲を示す。無線端末91の無線は、無線端末92,93まで届き、無線端末92の無線は、無線端末91,93まで届く。無線到達範囲102は、無線端末93の無線が到達する範囲を示す。無線端末93の無線は、無線端末91,92,94まで届く。無線到達範囲103は、無線端末94の無線が到達する範囲を示す。無線端末94の無線は、無線端末93まで届く。無線端末91と無線端末92、無線端末92と無線端末93、無線端末93と無線端末94、および無線端末91と無線端末93は、双方向リンクである。
無線端末91から無線端末94にデータを送信するとする。データの転送ルートは、探索フレームによってすでに決まっており、無線端末92、無線端末93の順にデータが転送されるとする。
以下、図4の機能を有する図13の無線端末91〜94の動作について説明する。
図14は、図13の無線端末のシーケンス図である。なお、図中の括弧の左側の数字は、無線通信されるフレームのフレーム識別子を示す。右側の数字は、TTLを示す。
ステップS31において、無線端末91のフレーム送信部は、無線端末94に送信するデータのフレームを生成する。このとき、フレーム送信部は、フレームにユニークなフレーム識別子とTTLとを付与し、この付与したフレーム識別子とTTLとを管理テーブルに記憶する。フレーム送信部は、生成したフレームを無線端末92に送信する。なお、以下では、フレーム識別子を10、TTLを5として説明する。
ステップS32において、無線端末92のフレーム受信部は、無線端末91からフレームを受信する。無線端末92のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末92のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL4のフレームを無線端末93に送信(転送)する。
無線端末92が無線端末93に送信したフレームは、無線端末91にも届くはずであるが、何らかの障害によって届かなかったとする(図中点線矢印D1)。
ステップS33において、無線端末93のフレーム受信部は、無線端末92からフレームを受信する。無線端末93のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末93のフレーム送信部は、フレーム識別子10はそのままでTTLを1減算したTTL3のフレームを無線端末94に送信する。
無線端末93が無線端末94に転送したフレームは、無線端末92にも届く(図中点線矢印D2)。無線端末92の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に送信したフレームが存在しないか監視しており、無線端末93から送信されたフレームを受信する。
無線端末92の識別子比較部は、送信フレーム受信部で受信されたフレームのフレーム識別子10と管理テーブルに記憶されているフレーム識別子とを比較する。無線端末92の管理テーブルには、ステップS32で説明したようにフレーム識別子10が記憶されているので、識別子比較部の比較結果は一致し、フレーム受信認識部は、フレームが適正に無線端末93に受信されたと認識する。また、無線端末92のフレーム送信判断部は、受信したフレームのTTLが1減算されていることによって、次段の無線端末93からさらに次段の無線端末94に転送されたフレームであることを認識する。
無線端末91の送信フレーム受信部は、無線端末92から送信されるフレームを監視しているが、障害によってこのフレームを受信することがない(図中点線矢印D1)。このため、無線端末91は、フレームが適性に無線端末92に受信されたか認識することができない。しかし、無線端末91は、無線端末93と双方向リンクであり、無線端末93が無線端末94に送信するフレームを受信することができる(図中矢印D3)。無線端末91のフレーム送信識別部は、送信フレーム受信部が無線端末93からのフレームを受信することにより、フレームが無線端末92に適正に受信されていたと認識する。また、無線端末91のフレーム送信判断部は、受信したフレームのTTLが2減算されていることによって、無線端末93から無線端末94に転送されたフレームであることを認識する。すなわち、無線端末91は、無線端末93が転送するフレームによって、フレームが無線端末92に適正に受信されたことを認識する。
ステップS34において、無線端末94のフレーム受信部は、無線端末93からフレームを受信する。無線端末94のフレーム管理部は、フレーム受信部が受信したフレームのTTLを1減算し、フレーム識別子10とともに管理テーブルに記憶する。無線端末94のフレーム送信部は、終点端末が自装置と設定されたフレームであることを認識し、このフレームの転送は行わず、前段の無線端末93に対して正常に受信したことを示す応答フレームを送信する。応答フレームのフレーム識別子とTTLは、受信したフレームのそのままの値を用い、10と3である。
無線端末93の送信フレーム受信部は、アドホックネットワーク上に転送したフレームが存在しないか監視しており、無線端末94から送信された応答フレームを受信する。無線端末93のフレーム受信認識部は、無線端末94から応答フレームが受信されたことにより、フレームが適正に無線端末94に受信されたと認識する。また、無線端末93のフレーム送信判断部は、応答フレームのTTLが3であることにより、ステップS33で送信したフレームであることを認識する。
このように、フレームが適正に受信されたか次段の無線端末から確認できない場合、他の無線端末と双方向リンクであれば、他の無線端末からのフレームを受信することによって、フレームが次段の無線端末に適正に受信されたと認識するようにした。これによって、信頼性の高いコネクション型通信を確立することができ、データ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。また、他の無線端末からフレームを受信することによって、フレームの再送、フレームの送信済みの確認をしなくて済み、よりデータ転送効率を向上し、トラフィックを低減することができる。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
符号の説明
1〜3 無線端末
1a フレーム送信手段
1b フレーム受信手段
1c フレーム受信認識手段
1d アンテナ

Claims (5)

  1. アドホックネットワークを構成し通信する無線端末において、
    データフレームを無線送信するフレーム送信手段と、
    前記データフレームを受信した次段の無線端末が他の無線端末に無線送信した前記データフレームを受信するフレーム受信手段と、
    前記フレーム受信手段の前記データフレームの受信によって、前記データフレームが前記次段の無線端末に受信されたことを認識するフレーム受信認識手段と、
    前記フレーム送信手段が無線送信する前記データフレームに付与されている識別子を記憶する識別子記憶手段と、
    前記フレーム受信手段が受信した前記データフレームの識別子と前記識別子記憶手段の識別子とを比較する識別子比較手段と、を有し、
    前記フレーム受信認識手段は、前記識別子比較手段の比較結果に基づいて、前記データフレームが前記次段の無線端末に受信されたことを認識することを特徴とする無線端末。
  2. 前段の無線端末から再送の前記データフレームを受信した場合において、すでに前記データフレームを受信して前記次段の無線端末に送信していた場合は、前記前段の無線端末に送信済みを示す送信済みフレー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。
  3. 前記フレーム受信手段は、終点の無線端末から前記データフレームを受信したことを示す応答フレームを受信することを特徴とする請求項1記載の無線端末。
  4. 前記フレーム受信手段は、前記次段の無線端末以降の無線端末からも前記データフレームを受信することを特徴とする請求項1記載の無線端末。
  5. アドホックネットワークを構成し通信する無線端末の無線通信方法において、
    データフレームに付与されている識別子を記憶して前記データフレームを無線送信し、
    前記データフレームを受信した次段の無線端末が他の無線端末に無線送信した前記データフレームを受信し、
    受信した前記データフレームの識別子と記憶した識別子とを比較し、
    比較結果に基づいて、前記データフレームが前記次段の無線端末に受信されたことを認識する、
    ことを特徴とする無線通信方法。
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