JP4689630B2 - 通信端末及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲが採用されたアドホックネットワーク内に存在する通信端末、及び当該通信端末間で実行される通信制御方法に関する。

いわゆるＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing Protocol：非特許文献１参照）は、モバイルアドホックネットワーク（ＭＡＮＥＴ）において、プロアクティブ型ルーティングプロトコルの代表的なルーティングプロトコルである。このＯＬＳＲは、既存ルンクステートルーティングプロトコル（非特許文献２参照）の制御パケットの伝搬負荷を低減し、資源の少ないＭＡＮＥＴにおいて、制御パケットの伝搬による資源消費が抑えられるように設計されている。このようなＯＬＳＲは、Multi Point Relay（ＭＰＲ）という通信端末（以下「ＭＰＲ通信端末」という）を選定し、制御パケットの生成・伝搬・処理・転送をＭＰＲ通信端末だけで行うような特徴をもつ。その結果、ＭＰＲ通信端末以外の通信端末は、制御パケットの発生を行わないことにより、ネットワーク内の資源消費を大幅に低減できる。

ところで、アドホックネットワークでは、負荷分散方式はそれほど提案されておらず、主として、負荷の集中による輻輳を回避するためのQoS指向ルーティング方式が提案されているにすぎない。例えば、高いQoS条件が要求されるリアルタイムアプリケーション等の場合は、負荷が少なく、且つ、当該リアルタイムアプリケーションの要求に応じた低遅延・高バンド幅・低干渉の経路が選択される（非特許文献３、４参照）。但し、この方式は、負荷集中による輻輳を防ぐというよりも、上記リアルタイムアプリケーションのために、輻輳が生じている経路を迂回する方式といえる。しかも、この方式では、送信元が全体の経路を監視し、経路切り替えの判断も送信元にて行われるため、送信元の負荷が増大するとともに経路の切り替えに時間がかかる。

また、非特許文献５には、通信端末の負荷状況を、その通信端末を通るセッション数により定義し、セッション数の大きい（即ち、負荷が高い）通信端末が経路から外される方式が記載されている。ところが、負荷状況は、セッションのパケットレートやその通信端末の処理能力に大きく依存するため、セッション数だけでは通信端末の負荷状況を表すためには不十分である。また、この非特許文献５記載の技術は、オンデマンド型のルーティングプロトコル用であるため、本発明の前提条件であるＯＬＳＲに適応することは困難である。
T. Clausen, P. Jacquet,"Optimized Link State Routing Protocol (OLSR)"，RFC3626, October, 2003. J. Moy,"OSPF Version 2," RFC2328, April 1998. H. Badis, K. Al Agha,"An Efficient QOLSR Extension Protocol For QoS in Ad hoc Networks,"The 60th IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2004-fall), Vol.4, pp.2650-2653, 26-29 Sept., 2004. Dang-Quan Nguyen, P. Minet,"Interference-aware QoS OLSR for mobile ad-hoc network routing,"IEEE 6th Intl. Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Network and Parallel/Distributed Computing, pp.428-435, 23-25 May, 2005. A. Zhou, H. Hassanein,"Load-balanced wireless ad hoc routing,"IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, Vol. 2, pp.1157-1161, 13-16 May, 2001.

ＯＬＳＲでは、制御パケットの生成・転送、通信端末間のリンクの広告は、ＭＰＲ通信端末のみが行うことにより、ネットワーク資源、特にバンド幅の消費を低減することはできるものの、送信先から宛先までのルート（いわゆるe2eルート）はＭＰＲ通信端末だけで作られてしまう、という問題点が生じる。そもそもＭＰＲ通信端末を定義することの本来の目的は、制御パケットのローカル化（Localization）であるが、どのe2eルートでも、中間通信端末は全てＭＰＲ通信端末で構成されるため、データパケットもすべてＭＰＲ通信端末だけで転送することになってしまう。

また、ＭＰＲ通信端末の数は必要最小限に抑えることが制御パケットによる負荷を最小限にするための条件なので、少数のＭＰＲ通信端末により実行されるデータトラフィックのルーティングは、ネットワーク内に不要な輻輳を引き起こし、また、少数の通信端末により大量の電力が消費されることから、ネットワーク内での不公平性を生み出すこととなる。

一方で、ＭＰＲ通信端末の数を増やすことも考えられるが、その場合、制御パケット量の増大により無線空間のバンド幅が大量に消費されてしまう、という問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するために成されたものであり、ＯＬＳＲの基本メカニズムを保ちながら、ネットワーク内での不要な輻輳を防止しつつ、ネットワーク全体にわたる資源消費の公平性を保つことを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る通信端末は、ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲが採用されたアドホックネットワーク内に存在する通信端末であって、ＭＰＲ選定側の機能として、自己の通信端末から中継なしに通信可能な他の通信端末としての隣接端末の存在を確認するための隣接端末確認メッセージをブロードキャストし該ブロードキャストに対する応答を検出することによって、前記隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成する隣接端末確認手段と、前記隣接端末確認手段により作成された隣接端末リストを周辺の通信端末と交換することにより、前記アドホックネットワーク内で自己の通信端末から中継なしでの通信は不可能で１つの前記隣接端末による中継により通信可能となる他の通信端末としての２ホップネイバーの存在を確認し、存在が確認された２ホップネイバーを前記中継に係る前記隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する２ホップネイバーリスト作成手段と、自己の通信端末から、前記２ホップネイバーリスト作成手段により存在が確認された２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の前記隣接端末としてのＭＰＲ通信端末を、前記隣接端末リストから選定し、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知し、前記選定されたＭＰＲ通信端末からＭＰＲ選定を拒否する拒否通知を受信した場合には、当該拒否通知をした隣接端末を前記隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を前記２ホップネイバーリストから除外した上で、前記ＭＰＲ通信端末を改めて選定するＭＰＲ管理手段と、を備え、ＭＰＲ被選定側の機能として、自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを監視する資源消費監視手段と、前記ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに、前記資源消費監視手段により前記資源消費量が所定の閾値を超えていると判定された場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し前記拒否通知を送信するＭＰＲ拒否通知手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る通信制御方法は、ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲが採用されたアドホックネットワーク内に存在する通信端末間で実行される通信制御方法であって、ＭＰＲ選定側の通信端末が、自己の通信端末から中継なしに通信可能な他の通信端末としての隣接端末の存在を確認するための隣接端末確認メッセージをブロードキャストし該ブロードキャストに対する応答を検出することによって、前記隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成する隣接端末確認ステップと、前記ＭＰＲ選定側の通信端末が、前記隣接端末確認ステップにより作成された隣接端末リストを周辺の通信端末と交換することにより、前記アドホックネットワーク内で自己の通信端末から中継なしでの通信は不可能で１つの前記隣接端末による中継により通信可能となる他の通信端末としての２ホップネイバーの存在を確認し、存在が確認された２ホップネイバーを前記中継に係る前記隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する２ホップネイバーリスト作成ステップと、前記ＭＰＲ選定側の通信端末が、自己の通信端末から、前記２ホップネイバーリスト作成ステップにより存在が確認された２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の前記隣接端末としてのＭＰＲ通信端末を、前記隣接端末リストから選定し、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知する選定通知ステップと、ＭＰＲ被選定側の通信端末が、自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを監視し、前記ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに、当該資源消費量が所定の閾値を超えている場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し、ＭＰＲ選定を拒否する拒否通知を送信する拒否通知ステップと、前記ＭＰＲ選定側の通信端末が、前記拒否通知を受信した場合に、当該拒否通知をした隣接端末を前記隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を前記２ホップネイバーリストから除外した上で、前記ＭＰＲ通信端末を改めて選定する再選定ステップと、を有することを特徴とする。

上記の通信端末又は通信制御方法によれば、ＭＰＲ選定側の通信端末は、隣接端末の存在を確認して該隣接端末を記載した隣接端末リストを作成し、さらに、２ホップネイバーの存在を確認して、該２ホップネイバーを、中継に係る隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する。そして、ＭＰＲ選定側の通信端末は、自己の通信端末から２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の隣接端末としてのＭＰＲ通信端末を隣接端末リストから選定し、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知する。このようにＯＬＳＲの基本メカニズムを保つことができる。ところで、通信端末は、自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを監視している。そのため、ＭＰＲ被選定側の通信端末は、上記ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに、当該資源消費量が所定の閾値を超えている場合には、当該通知の送信元の通信端末に対し拒否通知を送信する。そして、ＭＰＲ選定側の通信端末は、拒否通知を受信すると、当該拒否通知をした隣接端末を隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を２ホップネイバーリストから除外した上で、ＭＰＲ通信端末を改めて選定する。

このように、ＭＰＲ被選定側の通信端末が、ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに上記資源消費量が所定の閾値を超えている場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し拒否通知を送信するため、当該ＭＰＲ被選定側の通信端末又はその周辺での不要な輻輳を防止することができる。また、拒否通知を受信したＭＰＲ選定側の通信端末が、当該拒否通知をした隣接端末を隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を２ホップネイバーリストから除外した上で、ＭＰＲ通信端末を改めて選定するため、ネットワーク内での負荷分散が図られ、ネットワーク全体にわたる資源消費の公平性を保つことができる。

なお、本発明に係る通信端末は、ＭＰＲ被選定側の機能として、ＭＰＲ選定の旨の通知についての送信元の通信端末を記載したリストとしての選定端末リストを管理する選定端末管理手段をさらに備え、ＭＰＲ拒否通知手段は、ある選定端末との通信中に、資源消費監視手段により上記資源消費量が所定の閾値を超えていると判定された場合、選定端末管理手段により管理されている選定端末リストに記載された選定端末のうち、上記通信中の選定端末以外の選定端末に対し、拒否通知を送信する構成とすることが望ましい。これにより、ＭＰＲ被選定側の通信端末は、ある選定端末との通信中に上記資源消費量が所定の閾値を超えた場合であっても、上記通信中の選定端末以外の選定端末に対し拒否通知を送信することができ、当該ＭＰＲ被選定側の通信端末又はその周辺での不要な輻輳を防止することができる。

また、本発明に係る通信端末では、ＭＰＲ管理手段が、拒否通知を受信した場合に、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を２ホップネイバーリストから削除することで、当該２ホップネイバーを除外する構成を採用してもよい。これにより、拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバーを確実に除外することができる。

また、本発明に係る通信端末では、ＭＰＲ管理手段が、さらに、ある保留時間だけＭＰＲ選定を保留する隣接端末、による中継により通信可能となる２ホップネイバーを、前記中継に係る前記隣接端末に関連付けて記載した保留リストを管理し、拒否通知を受信した場合に、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を、２ホップネイバーリストから保留リストへ移すことで、当該２ホップネイバーを除外し、同じ隣接端末から連続して拒否通知を受信した場合には、当該隣接端末についての保留時間が長くなるよう、保留時間を制御する構成を採用してもよい。これにより、同じ隣接端末から連続して拒否通知を受信した場合、即ち、当該隣接端末又はその周辺で長時間にわたり輻輳が生じている場合に、当該隣接端末についての保留時間が長くなるため、当該隣接端末又はその周辺での輻輳をより効果的に防止することができる。

本発明によれば、ＯＬＳＲの基本メカニズムを保ちながら、ネットワーク内での不要な輻輳を防止しつつ、ネットワーク全体にわたる資源消費の公平性を保つことができる。

以下、本発明に係る実施形態を説明する。

［無線ネットワーク及び通信端末の構成］
図１に示すように、発明の実施形態に係る無線ネットワーク１は、複数の通信端末１０A、１０B、…１０H（以下「通信端末１０」と総称する）を含んで構成されている。図１において通信端末１０同士を結ぶ線（以下「辺」という）は双方向リンクを意味し、辺の両端にある通信端末１０同士が相互に通信可能な範囲に位置することを意味する。１つの辺は１ホップ（one hop）といい、ある通信端末からみて直接通信できる他の通信端末は隣接端末（いわゆる１ホップネイバー）という。即ち、辺でつながっていない通信端末１０同士は直接通信できない状況にある。

通信端末１０は、ハードウェア構成としては、ＣＰＵ、メモリ、データ入出力部、通信インターフェースを備えた情報処理装置である。具体的には、通信端末１０は、携帯電話や、通信インターフェースを備えたＰＤＡおよびパーソナルコンピュータ等のさまざまな通信機器で構成することができ、いわゆる固定通信端末であっても良いし、移動通信端末であっても良い。

続いて、通信端末１０の機能ブロック構成について説明する。図２に示すように、通信端末１０は、ＭＰＲ選定側の機能として、隣接端末の存在を確認するための隣接端末確認メッセージをブロードキャストし該ブロードキャストに対する応答を検出することによって、隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成する隣接端末確認モジュール１０１（隣接端末確認手段）と、作成された隣接端末リストを周辺の通信端末と交換することにより、いわゆる２ホップネイバー（即ち、無線ネットワーク１内で自己の通信端末から中継なしでの通信は不可能で１つの隣接端末による中継により通信可能となる他の通信端末）の存在を確認し、存在が確認された２ホップネイバーを、中継に係る隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する２ホップネイバーリスト作成モジュール１０２（２ホップネイバーリスト作成手段）と、いわゆるＭＰＲ通信端末（即ち、自己の通信端末から上記２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の隣接端末）を隣接端末リストから選定し、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知し、選定されたＭＰＲ通信端末からＭＰＲ選定を拒否する拒否通知を受信した場合には、当該拒否通知をした隣接端末を隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を２ホップネイバーリストから除外した上で、ＭＰＲ通信端末を改めて選定するＭＰＲ管理モジュール１０３（ＭＰＲ管理手段）と、を備える。

また、通信端末１０は、ＭＰＲ被選定側の機能として、自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを監視する資源消費監視モジュール１０６（資源消費監視手段）と、ＭＰＲ選定の旨の通知についての送信元の通信端末（Multipoint Relay Selector（いわゆるＭＳ））を記載したリスト（本発明に係る選定端末リストに相当する。以下「ＭＳリスト」という。）を管理するＭＳ管理モジュール１０４（選定端末管理手段）と、ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに資源消費監視モジュール１０６により資源消費量が所定の閾値を超えていると判定された場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し拒否通知を送信するとともに、あるＭＳとの通信中に資源消費監視モジュール１０６により資源消費量が所定の閾値を超えていると判定された場合に、ＭＳリストに記載されたＭＳのうち、上記通信中のＭＳ以外のＭＳに対し拒否通知を送信するＭＰＲ拒否通知モジュール１０５（ＭＰＲ拒否通知手段）と、を備える。

以下、上記のような機能モジュールの動作について補正説明する。

隣接端末確認モジュール１０１がブロードキャストする隣接端末確認メッセージとしては、例えば、ＯＬＳＲにおけるＨＥＬＬＯパケットが採用される。隣接端末確認モジュール１０１は、自己の通信端末１０を特定できるＩＤ（例えばIPアドレス等）をＨＥＬＬＯパケット内に挿入してブロードキャストし、そして、当該ＨＥＬＬＯパケットを受信した他の通信端末もまた、自己のＩＤを当該ＨＥＬＬＯパケット内に挿入してブロードキャストする。このとき、最初にブロードキャストした通信端末１０の隣接端末確認モジュール１０１がＨＥＬＬＯパケットを受信し、当該ＨＥＬＬＯパケット内に自己のＩＤが挿入されていれば、自己の通信端末１０と上記他の通信端末との双方向リンクが存在することを確認できる。このようなＯＬＳＲの基本メカニズムに基づく動作により、隣接端末確認モジュール１０１は、隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成する。

２ホップネイバーリスト作成モジュール１０２は、自己のＩＤとともに上記作成された隣接端末リストをＨＥＬＬＯパケット内に挿入して周辺の通信端末と交換するといったＯＬＳＲの基本メカニズムに基づく動作により、自己の通信端末から中継なしでの通信は不可能であり且つ１つの隣接端末による中継により通信可能となる他の通信端末としての２ホップネイバーの存在を確認する。例えば、２ホップネイバーリスト作成モジュール１０２は、ある隣接端末から、当該隣接端末が作成した隣接端末リストを受信した場合、当該受信した隣接端末リストに記載された通信端末のうち、自己の隣接端末リストにも記載された通信端末（即ち、自分にとっての隣接端末）と自己の通信端末とを除いたものを、２ホップネイバーとして認識することができる。その後、２ホップネイバーリスト作成モジュール１０２は、存在が確認された２ホップネイバーを、例えば図４に示すように中継に係る隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成し、保管する。

ＭＰＲ管理モジュール１０３は、自己の通信端末から上記２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の隣接端末としてのＭＰＲ通信端末を隣接端末リストから選定する。例えば、図３において中央位置Ｓに位置する通信端末は、隣接端末のうち、ハッチングを施した４つの隣接端末だけをＭＰＲ通信端末として選べば、選んだＭＰＲ通信端末だけを中継して、すべての２ホップネイバーと通信可能となる。したがって、中央位置Ｓに位置する通信端末にとっては、ハッチングを施した４つの隣接端末だけをＭＰＲ通信端末として選定することができる。

また、ＭＰＲ管理モジュール１０３は、選定されたＭＰＲ通信端末のそれぞれに対し、ＭＰＲ選定の旨を通知する。例えば、ＨＥＬＬＯメッセージ内に、選定されたＭＰＲ通信端末のＩＤを挿入してブロードキャストしてもよい。

ＭＳ管理モジュール１０４は、自己の通信端末のＩＤが、選定されたＭＰＲ通信端末のＩＤとして、ＨＥＬＬＯメッセージ内に挿入されているのであれば、当該ＨＥＬＬＯメッセージの送信元の通信端末はＭＳと考えられるため、当該送信元の通信端末のＩＤをＭＳリストに追加する。

資源消費監視モジュール１０６は、自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを常時監視する。ここで、自己の通信端末の資源消費量としては、例えば、ＣＰＵ使用率、メモリ使用量、インターフェースキュー（Interface Queue）内にある待ちパケット数（いわゆるキュー長（Queue Length））等が考えられる。自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量としては、隣接端末までのリンクにおけるバンド幅や遅延等が考えられる。本実施形態では、資源消費監視モジュール１０６は、実装の容易性を考慮して、上記のうちキュー長が所定の閾値を超えているか否かを常時監視する。ただし、資源消費量として何を採用するかは任意であり、上記のうち複数の指標を使用してもよい。

ここで、ＭＰＲ通信端末により実行される無線ネットワーク内でのルート作成動作を概説する。但し、本実施形態でのルート作成動作は、非特許文献１に記載されたＯＬＳＲに関する既存技術に基づくものである。

あるＭＰＲ通信端末は、自分と自分のＭＳとの間のリンク（いわゆるＭＰＲ−ＭＳ間のリンク）を広告するためのメッセージ（いわゆるＴＣメッセージ）を生成し、生成したＴＣメッセージを自分のＭＳリスト内の全てのＭＳに対し送信する。このＴＣメッセージを受信したＭＳのうち、他のＭＰＲ通信端末が存在する場合、当該他のＭＰＲ通信端末は、受信したＴＣメッセージを自分のＭＳリスト内の全てのＭＳに対し転送する。このようにＭＰＲ通信端末だけがＴＣメッセージを生成し、生成したＴＣメッセージを自分のＭＳリスト内の全てのＭＳに対し転送する。ＭＰＲ通信端末以外の通信端末は、ＴＣメッセージの生成や転送は行わず、ＴＣメッセージの受信のみを行う。このような法則により、ＭＡＮＥＴ内の制御信号の発生と転送に必要とされるバンド幅（Band Width）の消費を大きく低減することができる。

以上のようなＴＣメッセージの転送が終わった後、各通信端末（ＭＰＲ通信端末と該ＭＰＲ通信端末以外の通信端末の両方を含む全ての通信端末の各々）は、図４のような２ホップネイバーリストを参照することで、対応付けられた隣接端末と２ホップネイバーの組より、当該隣接端末経由で、対応する２ホップネイバーへ到達するルートを求める。また、各通信端末は、既に得られた２ホップネイバーまでのルートに対し、当該２ホップネイバーから広告されたＴＣメッセージ内のＭＰＲ−ＭＳ間のリンクを足し合わせることで、３ホップ距離にある通信端末までのルートを求める。同様に、各通信端末は、既に得られた３ホップ距離にある通信端末までのルートに対し、当該３ホップ距離にある通信端末から広告されたＴＣメッセージ内のＭＰＲ−ＭＳ間のリンクを足し合わせることで、４ホップ距離にある通信端末までのルートを求める。以後、各通信端末は、上記のような操作の繰り返しにより、無線ネットワーク内で到達可能な全ての通信端末までのルートを求める。

本発明は、上記のようなＯＬＳＲの基本メカニズムを保ちながら、ネットワーク内での不要な輻輳を防止しつつ、ネットワーク全体にわたる資源消費の公平性を保つことを目的として成されたものである。

具体的には、ＭＰＲ被選定側の通信端末が、ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに資源消費量が所定の閾値を超えている場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し拒否通知を送信することで、当該ＭＰＲ被選定側の通信端末又はその周辺での不要な輻輳を防止する。また、拒否通知を受信したＭＰＲ選定側の通信端末が、当該拒否通知をした隣接端末を隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を２ホップネイバーリストから除外した上で、ＭＰＲ通信端末を改めて選定することで、ネットワーク内での負荷分散を図り、ネットワーク全体にわたる資源消費の公平性を保つ。

［通信端末の動作］
以下、本実施形態にかかる通信端末の動作について説明する。ここでは、図５を用いて、ＭＰＲ選定側の通信端末（以下「ＭＰＲ選定側」と略称する）と、ＭＰＲ被選定側の通信端末（以下「ＭＰＲ被選定側」と略称する）の間で行われる処理動作を説明する。

まず、ＭＰＲ選定側において、隣接端末確認モジュール１０１が、隣接端末確認メッセージをブロードキャストし該ブロードキャストに対する応答を検出することによって、隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成し（図５のステップＳ１）、２ホップネイバーリスト作成モジュール１０２が、作成された隣接端末リストを周辺の通信端末と交換することにより２ホップネイバーの存在を確認し、存在が確認された２ホップネイバーを、中継に係る隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する（ステップＳ２）。

そして、ＭＰＲ管理モジュール１０３が、前述したようにＭＰＲ通信端末を隣接端末リストから選定し（ステップＳ３）、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知する（ステップＳ４）。

一方、ＭＰＲ被選定側では、資源消費監視モジュール１０６が、前述したように資源消費量の一例として、キュー長が所定の閾値を超えているか否かを常時監視しており、上記Ｓ４で通知されたＭＰＲ選定の旨の通知が受信されると（ステップＲ１）、資源消費監視モジュール１０６が、当該時点でキュー長が所定の閾値を超えていると判断した場合（ステップＲ２で肯定判断の場合）、ＭＰＲ拒否通知モジュール１０５が、当該通知の送信元（ＭＰＲ選定側）に対し、ＭＰＲ選定を拒否する拒否通知を送信する（ステップＲ３）。

一方のＭＰＲ選定側では、Ｓ４での通知後、所定時間内にＭＰＲ拒否通知を受信しなければ、当該ＭＰＲ被選定側をＭＰＲ通信端末として確定する。一方、ＭＰＲ被選定側からＭＰＲ拒否通知が受信されると（ステップＳ５で肯定判断すると）、ＭＰＲ管理モジュール１０３は、当該ＭＰＲ拒否通知をしたＭＰＲ被選定側を隣接端末リストから削除し、ＭＰＲ被選定側に対応付けられた２ホップネイバーを２ホップネイバーリストから削除し（ステップＳ６）、そしてＳ３へ戻って、ＭＰＲ通信端末を改めて選定する。以後、Ｓ４以降の処理を行う。

例えば、図４に示す２ホップネイバーリストであれば、ＭＰＲ選定側（図１の通信端末１０Ａ）が、ＭＰＲ被選定側（通信端末１０Ｃ）からＭＰＲ拒否通知を受信した場合、図５のＳ６では、図４のリストにおける「Ｃ−Ｅ」、「Ｃ−Ｆ」、「Ｃ−Ｇ」の３つのエントリが削除される。これにより、「Ｂ−Ｅ」と「Ｄ−Ｇ」の２つのエントリのみが残るので、Ｅへ到達するためにＢ、Ｇへ到達するためにＤが新たなＭＰＲとして選ばれ、Ａからのトラフィックが、Ｃを通らなくなり、Ｃへの新たな負荷が発生しなくなる。なお、この場合、Ｆへのルートがなくなるが、これは、Ｃの負荷増大と輻輳により既存の全セッションの品質劣化を防ぐために、新たなセッションの開始（call admission）をしないという方針に基づくものである。

ところで、ＭＰＲ被選定側では、ＭＰＲ選定の旨の通知が受信された時点でキュー長が所定の閾値を超えていないと判断した場合（ステップＲ２で否定判断の場合）、ＭＳ管理モジュール１０４が、上記ＭＰＲ選定側のＩＤをＭＳリストに追加し（ステップＲ４）、当該ＭＰＲ選定側を通常のＭＳとして扱っていく。

その後、ＭＰＲ被選定側は、ＯＬＳＲにおけるＭＰＲ通信端末として動作し、ＭＳとの間でデータ通信を行うこととなる（ステップＲ５）。このデータ通信の実行中も、資源消費監視モジュール１０６は、キュー長が所定の閾値を超えているか否かを常時監視しており、もしキュー長が所定の閾値を超えていると判断した場合（ステップＲ６で肯定判断の場合）には、ＭＰＲ拒否通知モジュール１０５は、ＭＳ管理モジュール１０４によりＭＳリストから、上記データ通信の相手先のＭＳ以外のＭＳを削除させて（ステップＲ７）、当該削除したＭＳ（つまりデータ通信の相手先のＭＳ以外のＭＳ）に対し、ＭＰＲ拒否通知を送信する（ステップＲ８）。なお、ここでのＭＰＲ拒否通知のメッセージは、例えば、図６に示すＯＬＳＲのＨＥＬＬＯメッセージの共通フォーマットにおいて、８ビット長のリンクコード(Link Code)欄又はWillingness欄に、ＭＰＲ拒否を示す新たなリンクコードを挿入するとともに、アドレス欄(Neighbor Interface Address)に、拒否したいＭＳのアドレスを挿入することによって、生成することができる。

上記のステップＲ７、Ｒ８の処理によって、今後データ通信してくる可能性のあるＭＳに対して、自分の負荷が閾値に達したとき、事前にＭＰＲとしてのサービスを拒否することにより、新たなデータ転送の依頼による更なる負荷の増大を事前に防ぐことができる。

以上のような実施形態によれば、ＭＰＲ被選定側の通信端末が、ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに資源消費量が所定の閾値を超えている場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し拒否通知を送信するため、当該ＭＰＲ被選定側の通信端末又はその周辺での不要な輻輳を防止することができる。また、拒否通知を受信したＭＰＲ選定側の通信端末が、当該拒否通知をした隣接端末を隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を２ホップネイバーリストから除外した上で、ＭＰＲ通信端末を改めて選定するため、ネットワーク内での負荷分散が図られ、ネットワーク全体にわたる資源消費の公平性を保つことができる。

また、ＭＰＲ被選定側の通信端末は、ある選定端末との通信中に資源消費量が所定の閾値を超えた場合であっても、上記通信中の選定端末以外の選定端末に対し拒否通知を送信することができ、当該ＭＰＲ被選定側の通信端末又はその周辺での不要な輻輳を防止することができる。

［変形例について］
続いて、本実施形態に係る通信端末の変形例について説明する。

上記実施形態のＭＰＲ選定側は、ＭＰＲ拒否通知を受信すると、図５の処理動作のステップＳ６において、２ホップネイバーリストから、ＭＰＲ拒否通知の送信元のＭＰＲに関するエントリを削除する。しかし、ここで、エントリを削除するのではなく、以下のような変形例を採用してもよい。

即ち、図１のＭＰＲ管理モジュール１０３が、保留すべき２ホップネイバー（即ち、ある保留時間だけＭＰＲ選定を保留する隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー）を、中継に係る隣接端末に関連付けて記載した保留リストを管理するとともに、拒否通知を受信した場合に、ＭＰＲ拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバーを、２ホップネイバーリストから保留リストへ移すよう構成してもよい。

上記の保留時間の長さは、あらかじめ定められた値でもよいし、ＭＰＲ拒否通知を送信する隣接端末がＭＰＲ拒否通知内に指定してもよい。但し、保留時間の経過後に同じ隣接端末からＭＰＲ拒否通知を連続して受信した場合には、次の保留時間を前回の保留時間よりも長くなるよう設定することが望ましい。例えば、次の保留時間を前回の保留時間の整数倍（例えば２倍）にするよう設定する、といった指数的なバックオフ（exponential backoff）に基づく規則を保留時間の設定規則として採用してもよい。

これにより、同じ隣接端末から連続して拒否通知を受信した場合、即ち、当該隣接端末又はその周辺で長時間にわたり輻輳が生じている場合に、当該隣接端末についての保留時間が長くなるため、当該隣接端末又はその周辺での輻輳をより効果的に防止することができる。

ここで隣接端末がＭＰＲ拒否通知内に保留時間を指定する場合、当該隣接端末自身又はその周辺での負荷状態に応じて保留時間を指定することが望ましい。つまり、当該隣接端末自身又はその周辺での高負荷状態が長く続くと予測される場合、当該隣接端末は長い保留時間を指定するよう構成することが望ましい。

なお、ある隣接端末が、ＨＥＬＬＯメッセージによって確認できない等の理由により、隣接端末でなくなる場合は、設定されている保留時間に関係なく、ＭＰＲ保留リストから当該隣接端末に関するエントリが削除される。

また、隣接端末リスト、２ホップネイバーリスト、ＭＳリストの何れかのエントリに変動があったときのみならず、ＭＰＲ保留リストのエントリに変動があったときにも、ルーティングテーブルを再計算することが望ましい。

発明の実施形態に係る無線ネットワークの概要図である。 発明の実施形態に係る通信端末の機能ブロック構成図である。 通信端末のＭＰＲ選定動作を説明するための図である。 ２ホップネイバーリストの一例を示す図である。 発明の実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。 ＭＰＲ拒否通知のメッセージフォーマットを説明するための図である。

符号の説明

１…無線ネットワーク、１０…通信端末、１０１…隣接端末確認モジュール、１０２…２ホップネイバーリスト作成モジュール、１０３…ＭＰＲ管理モジュール、１０４…ＭＳ管理モジュール、１０５…ＭＰＲ拒否通知モジュール、１０６…資源消費監視モジュール。

Claims (5)

1. ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲが採用されたアドホックネットワーク内に存在する通信端末であって、
   ＭＰＲ選定側の機能として、
   自己の通信端末から中継なしに通信可能な他の通信端末としての隣接端末の存在を確認するための隣接端末確認メッセージをブロードキャストし該ブロードキャストに対する応答を検出することによって、前記隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成する隣接端末確認手段と、
   前記隣接端末確認手段により作成された隣接端末リストを周辺の通信端末と交換することにより、前記アドホックネットワーク内で自己の通信端末から中継なしでの通信は不可能で１つの前記隣接端末による中継により通信可能となる他の通信端末としての２ホップネイバーの存在を確認し、存在が確認された２ホップネイバーを前記中継に係る前記隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する２ホップネイバーリスト作成手段と、
   自己の通信端末から、前記２ホップネイバーリスト作成手段により存在が確認された２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の前記隣接端末としてのＭＰＲ通信端末を、前記隣接端末リストから選定し、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知し、前記選定されたＭＰＲ通信端末からＭＰＲ選定を拒否する拒否通知を受信した場合には、当該拒否通知をした隣接端末を前記隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を前記２ホップネイバーリストから除外した上で、前記ＭＰＲ通信端末を改めて選定するＭＰＲ管理手段と、
   を備え、
   ＭＰＲ被選定側の機能として、
   自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを監視する資源消費監視手段と、
   前記ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに、前記資源消費監視手段により前記資源消費量が所定の閾値を超えていると判定された場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し前記拒否通知を送信するＭＰＲ拒否通知手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする通信端末。
2. 前記通信端末は、ＭＰＲ被選定側の機能として、
   前記ＭＰＲ選定の旨の通知についての送信元の通信端末を記載したリストとしての選定端末リストを管理する選定端末管理手段をさらに備え、
   前記ＭＰＲ拒否通知手段は、
   ある選定端末との通信中に、前記資源消費監視手段により前記資源消費量が所定の閾値を超えていると判定された場合、前記選定端末管理手段により管理されている選定端末リストに記載された選定端末のうち、前記通信中の選定端末以外の選定端末に対し、前記拒否通知を送信する、
   ことを特徴とする請求項１記載の通信端末。
3. 前記ＭＰＲ管理手段は、前記拒否通知を受信した場合に、
   当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を前記２ホップネイバーリストから削除することで、当該２ホップネイバーを除外する、
   ことを特徴とする請求項１記載の通信端末。
4. 前記ＭＰＲ管理手段は、さらに、
   ある保留時間だけＭＰＲ選定を保留する隣接端末、による中継により通信可能となる２ホップネイバーを、前記中継に係る前記隣接端末に関連付けて記載した保留リストを管理し、
   前記拒否通知を受信した場合に、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を、前記２ホップネイバーリストから前記保留リストへ移すことで、当該２ホップネイバーを除外し、
   同じ隣接端末から連続して前記拒否通知を受信した場合には、当該隣接端末についての前記保留時間が長くなるよう、前記保留時間を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の通信端末。
5. ルーティングプロトコルとしてＯＬＳＲが採用されたアドホックネットワーク内に存在する通信端末間で実行される通信制御方法であって、
   ＭＰＲ選定側の通信端末が、自己の通信端末から中継なしに通信可能な他の通信端末としての隣接端末の存在を確認するための隣接端末確認メッセージをブロードキャストし該ブロードキャストに対する応答を検出することによって、前記隣接端末の存在を確認し、存在が確認された隣接端末を記載した隣接端末リストを作成する隣接端末確認ステップと、
   前記ＭＰＲ選定側の通信端末が、前記隣接端末確認ステップにより作成された隣接端末リストを周辺の通信端末と交換することにより、前記アドホックネットワーク内で自己の通信端末から中継なしでの通信は不可能で１つの前記隣接端末による中継により通信可能となる他の通信端末としての２ホップネイバーの存在を確認し、存在が確認された２ホップネイバーを前記中継に係る前記隣接端末に関連付けて記載した２ホップネイバーリストを作成する２ホップネイバーリスト作成ステップと、
   前記ＭＰＲ選定側の通信端末が、自己の通信端末から、前記２ホップネイバーリスト作成ステップにより存在が確認された２ホップネイバーの全てに対し、中継によって通信可能とするために必要となる最少限の前記隣接端末としてのＭＰＲ通信端末を、前記隣接端末リストから選定し、選定されたＭＰＲ通信端末にＭＰＲ選定の旨を通知する選定通知ステップと、
   ＭＰＲ被選定側の通信端末が、自己の通信端末の資源消費量と自己の通信端末周辺のネットワークにおける資源消費量の両方又は一方について、当該資源消費量が所定の閾値を超えているか否かを監視し、前記ＭＰＲ選定の旨の通知を受信したときに、当該資源消費量が所定の閾値を超えている場合に、当該通知の送信元の通信端末に対し、ＭＰＲ選定を拒否する拒否通知を送信する拒否通知ステップと、
   前記ＭＰＲ選定側の通信端末が、前記拒否通知を受信した場合に、当該拒否通知をした隣接端末を前記隣接端末リストから除外し、当該拒否通知をした隣接端末による中継により通信可能となる２ホップネイバー及び関連付けられた当該拒否通知をした隣接端末を前記２ホップネイバーリストから除外した上で、前記ＭＰＲ通信端末を改めて選定する再選定ステップと、
   を有する通信制御方法。

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