JP4822414B2 - モバイルアドホックネットワークにおける端末のパケット中継方法、その端末及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、モバイルアドホックネットワークにおける端末のパケット中継方法、その端末及びプログラムに関する。

従来、モバイルアドホックネットワーク用の端末は、無線通信機能と、第１の端末から受信したデータパケットを第２の端末へ中継する中継機能とを有する。この端末を利用した具体例として「情報交換型運転支援システム」がある。このシステムは、端末が、自己の情報を含むデータパケットをネットワーク全体に発信するものであり、ブロードキャストの技術に基づく。他の端末は、互いに譲り合いながらデータパケットを中継することにより、ネットワーク全体にそのデータパケットを配信する。

このような端末が自動車に搭載された場合、端末は、その自動車の位置、速度、方向等の情報を含むデータパケットを周囲に発信する。他の端末から受信した情報をどのように扱うかは、その端末に任せられる。例えば、見通しの悪い交差点等で接近してくる他の自動車を、カーナビゲーションシステムに表示することもできる。

しかしながら、ある端末がデータパケットを発信した場合、そのデータパケットを受信した全ての端末が中継するとすると、通信量は膨大に増加することとなる。このような通信方式は「フラッディング」と称される。この技術は、データパケットを重複受信した際に、そのデータパケットを中継せずに破棄することによって、全体の通信量を抑えようとする。しかしながら、データパケットの重複送信は、結局、無線リソースを無断に消費することとなる。

そこで、中継端末として機能する端末数を、ネットワーク内で必要最小限とする方法が提案されている（例えば非特許文献１及び２参照）。

この方法の本質は、端末Ａ−端末Ｃ、及び、端末Ｂ−端末Ｃの間で通信でき、端末Ａ−端末Ｂの間は通信できない場合を想定している。
端末Ａ−端末Ｃ−端末Ｂ

このとき、端末Ｃは、以下の条件を満足した場合に、端末Ａ及び端末Ｂに対する中継端末となる。この場合、端末間で、「隣接端末が誰を知っているか」という情報を定期的に交換する必要がある。
・「自身（端末Ｃ）は、端末Ａと端末Ｂとを知っている」
・「端末Ａは端末Ｂを知らない」且つ「端末Ｂは端末Ａを知らない」

具体的には、端末は、以下の情報の組を、定期的に、隣接端末全体に発信する必要がある。これら情報の組を含むパケットを受信した隣接端末は、そのパケットを更に中継するか否かを判断する。
・自端末の識別子
・自端末の隣接端末（１ホップ先の端末）の識別子
・それら隣接端末の隣接端末（２ホップ先の端末）の識別子

J. Wu, 「Extende Dominating-Set-Based Routing in AdHoc Wireless Networks with Unidirectional Links」、IEEE Trans. Paralelel andDistributed Systems、Vol.9、No.3、pp.189-200、２００２年９月 Fei Dai及びJ. Wu、「An Extended Localized Algorithmfor Connected Dominating Set Formation in Ad Hoc Wireless Networks」、IEEE Trans.Parallel and Distributed Systems、Vol.15、No.10、２００４年１０月

しかしながら、非特許文献１及び２によれば、中継端末を必要最小限にすることができるけれども、２ホップ先の情報を交換するために、適用システムによっては情報量が膨大なものとなる。これは、ネットワーク全体のトラヒックを増大し、通信遅延を増大させる。特に、運転支援システムのようなリアルタイム性を要するシステムにおいては、通信遅延は極めて重大な課題となる。また、端末間の無線リンクの品質も考慮されておらず、データ中継の信頼性が確保されているとはいえない。

従って、本発明は、マルチホップ通信が可能なモバイルアドホックネットワークについて、中継端末を必要最小限にしつつ、１つの端末から発信された情報が、ネットワーク全体の中でできる限り少ない情報量で中継される、端末のパケット中継方法、その端末及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、モバイルアドホックネットワークにおける複数の端末のパケット中継方法において、
各端末は、他の端末からデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づく送信元端末毎にパケット受信率及びホップ数を保持する受信履歴記録部を有し、
第１の端末が、宛先を第２の端末とするデータパケットを送信する第１のステップと、
第３の端末が、第１の端末からデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づいて受信履歴記録部に記録する第２のステップと、
第２の端末が、受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、中継要求先を第１の端末とする要求パケットを送信する第３のステップと、
第３の端末が、第２の端末から要求パケットを受信した際に、受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも高い場合、第１の端末と第２の端末との間で中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する第４のステップと、
第１又は第２の端末が、第３の端末によって中継されたデータパケットに基づく受信履歴記録部のホップ数よりも小さいホップ数のデータパケットを受信した際に、第３の端末に対して停止パケットを送信する第５のステップと
を有することを特徴とする。

本発明のパケット中継方法における他の実施形態によれば、
第４のステップについて、第３の端末が、応答パケットを送信する前に、他の端末から要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、応答パケットを送信しないことも好ましい。

本発明のパケット中継方法における他の実施形態によれば、
第４のステップについて、第３の端末が、応答パケットを送信した後で、他の端末から要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、両応答パケットの所定条件の大小関係を比較し、自身が送信した応答パケットが小となる場合、データパケットの中継をしないことも好ましい。

本発明のパケット中継方法における他の実施形態によれば、
受信履歴記録部に記録されていない端末からデータパケットを初めて受信した際に、該端末から要求パケットを受信したものとみなして、応答パケットを送信するべく第４のステップを実行することも好ましい。

本発明のパケット中継方法における他の実施形態によれば、
第４のステップについて、第２の端末は、複数の第３の端末から複数の応答パケットを受信した場合、いずれか１つの第３の端末のみを中継端末とし、その他の第３の端末に対して停止パケットを送信することも好ましい。

本発明によれば、モバイルアドホックネットワークについてデータパケットを中継する端末において、
送信元を第１の端末とし且つ宛先を第２の端末とするデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づく送信元端末毎にパケット受信率及びホップ数を保持する受信履歴記録手段と、
第２の端末から要求パケットを受信した際に、受信履歴記録手段によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも高い場合、第１の端末と第２の端末との間で中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する中継制御手段と、
第１又は第２の端末から受信し且つ宛先を第２又は第１の端末とするデータパケットを第２又は第１の端末へ送信するべく中継する中継手段と、
受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、中継要求先を第１の端末とする要求パケットを送信する中継要求手段と
を有し、
中継要求手段は、第１又は第２の端末が、中継端末によって中継されたデータパケットに基づく受信履歴記録部のホップ数よりも小さいホップ数のデータパケットを受信した際に、中継端末に対して停止パケットを送信する
ことを特徴とする。

本発明の端末における他の実施形態によれば、
中継制御手段は、応答パケットを送信する前に、他の端末から要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、応答パケットを送信しないことも好ましい。

また、本発明の端末における他の実施形態によれば、
中継制御手段は、応答パケットを送信した後で、他の端末から要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、両応答パケットの所定条件の大小関係を比較し、自身が送信した応答パケットが小となる場合、データパケットの中継をしないことも好ましい。

更に、本発明の端末における他の実施形態によれば、
受信履歴記録手段に記録されていない端末からデータパケットを初めて受信した場合、該端末から要求パケットを受信したものとみなして、応答パケットを送信するべく、中継制御手段を機能させることも好ましい。

更に、本発明の端末における他の実施形態によれば、
中継要求手段は、複数の端末から複数の応答パケットを受信した場合、いずれか１つの端末のみを中継端末とし、その他の端末に対して停止パケットを送信することも好ましい。

本発明によれば、モバイルアドホックネットワークについてデータパケットを中継する端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
送信元を第１の端末とし且つ宛先を第２の端末とするデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づく送信元端末毎にパケット受信率及びホップ数を保持する受信履歴記録手段と、
第２の端末から要求パケットを受信した際に、受信履歴記録手段によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも高い場合、第１の端末と第２の端末との間で中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する中継制御手段と、
第１又は第２の端末から受信し且つ宛先を第２又は第１の端末とするデータパケットを第２又は第１の端末へ送信するべく中継する中継手段と、
受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、中継要求先を第１の端末とする要求パケットを送信する中継要求手段と
してコンピュータを機能させ、
中継要求手段は、第１又は第２の端末が、中継端末によって中継されたデータパケットに基づく受信履歴記録部のホップ数よりも小さいホップ数のデータパケットを受信した際に、中継端末に対して停止パケットを送信する
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、マルチホップ通信が可能なモバイルアドホックネットワークについて、中継端末を必要最小限にしつつ、１つの端末から発信された情報が、ネットワーク全体の中でできる限り少ない情報量で中継される。これにより、ネットワーク全体のトラヒックを減少させ、通信遅延を低減させる。特に、運転支援システムのようなリアルタイム性を要するシステムにおいては、通信遅延を短縮することができ、通信帯域の有効利用も可能となる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明におけるＭＡＣヘッダの構成図である。

ＭＡＣヘッダの構成は、既存部と、拡張部と、送信情報部とを有する。既存部は、「パケット種別」「ホップ数」「シーケンス番号」を含む。

「パケット種別」は、以下の分類を備える。本発明の特徴の１つである。
・「ＲＥＱ(Request)パケット」：ある端末からのパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、その端末からのデータパケットについて隣接端末に対して中継端末となることを要求する。
・「ＲＥＰ(Reply)パケット」：ＲＥＱパケットを受信した際に、中継を要求された端末からのデータパケットの受信記録がある場合に、中継端末として機能することを応答する。
・「ＳＴＰ(Stop)パケット」：複数の端末からＲＥＰパケットを受信した際に、重複中継を避けるために、中継させたくない端末へ中継端末としての機能の停止を要求する。
・「ＤＡＴＡパケット」：送信情報を含むデータパケットである。

「ホップ数」は、データ源端末がデータパケットを送信する場合「０」とし、中継する場合に１増分される。

「シーケンス番号」は、データ源端末がデータパケットを送信する際に１増分される（設定範囲は０〜２５５）。中継するデータパケットに対しては、そのまま用いる。

拡張部は、「データ源ＩＤ」「中継要求データ源ＩＤ」「送信元ＩＤ」「要求元ＩＤ」「送信元ホップ数」を含む。

「データ源ＩＤ」は、ＤＡＴＡパケットを送信した源となる端末のＩＤである。端末が、発信元としてデータパケットを送信する際に、自端末のＩＤ（識別子）を設定する。中継するデータパケットに対しては、そのまま用いる。

「中継要求データ源ＩＤ」は、制御パケットのみが用いるものであり、中継して欲しいデータ源端末のＩＤを設定する。

「送信元ＩＤ」は、その制御パケットの送信元端末のＩＤを設定する。従って、ＤＡＴＡパケットを中継端末から受信した場合、その中継端末のＩＤとなる。ＳＴＰパケットの場合、ＲＥＰ送信元端末のＩＤ又はワイルドカード(0xFFFF)を設定する。

「要求元ＩＤ」は、ＲＥＰパケット及びＳＴＰパケットを送信する際に、ＲＥＱパケットの送信元端末のＩＤを設定する。

「送信元ホップ数」は、ＲＥＱ及びＲＥＰパケットを送信する際に、自端末から中継要求データ源ＩＤの端末までのホップ数を設定する。ホップ数は、データ源ＩＤの端末から経由した中継端末の数である。ここで、後述する受信履歴記録部に含まれる中継要求データ源ＩＤのホップ数を用いる。

図１によれば、送信情報として、「情報交換型運転支援システム」に含まれる情報が具体的に記載されている。これら情報は、適用されるシステムによって異なる。

端末は、受信履歴記録部を有し、ＤＡＴＡパケットを受信した際に以下の情報を記録する。

パケット受信率は、データ源ＩＤから直接的に受信されたＤＡＴＡパケットが受信された率である。ＤＡＴＡパケットが所定時間間隔で定期的に送信される場合、ＤＡＴＡパケットの受信回数と経過時間とによってパケット受信率が算出される。

図２は、本発明の基本パターンとなる第１のシーケンス図である。

図２によれば、データ源端末は端末Ａであって、端末Ａ−端末Ｂの間と端末Ｂ−端末Ｃとの間は、無線リンクの強度が強く、パケット受信率も高い。一方、端末Ａ−端末Ｃの間は、無線リンクの強度が弱く、パケット受信率も低い。

各端末が送信するパケットは、以下のように図２に記載されている。
［パケット種別，ホップ数，シーケンス番号，データ源ＩＤ，
中継要求データ源ＩＤ，送信元ＩＤ，要求元ＩＤ，送信元ホップ数］

（Ｓ２０１）端末Ａは、シーケンス番号１とするＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，１，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ａ
このＤＡＴＡパケットは、端末Ｂには受信されたが、端末Ｃには受信されなかったとする。

（Ｓ２０２）端末Ｃは、端末Ａの存在を知っているものの、端末Ａからのパケット受信率が所定閾値以下となった場合には、隣接端末に中継端末として動作してもらうべく、中継要求データ源ＩＤを「端末Ａ」とするＲＥＱパケットを送信する。
［ＲＥＱ，０，１，Ｃ，Ａ，Ｃ，−，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｃ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：Ｃ
送信元ホップ数：１

（Ｓ２０３）端末Ｂは、端末ＣからＲＥＱパケットを受信すると、受信履歴記録部を検索する。そして、端末Ｂは、端末Ａをデータ源ＩＤとするＤＡＴＡパケットを以前に受信していたか否か検索する。端末ＡからＤＡＴＡパケットを受信していた場合、端末Ｂは、端末Ａと端末Ｃとの間で中継端末として機能するべく、中継要求データ源ＩＤを「端末Ａ」とするＲＥＰパケットを送信する。
［ＲＥＰ，０，１，Ｂ，Ａ，Ｂ，Ｃ，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｂ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：Ｂ
要求元ＩＤ：Ｃ、送信元ホップ数：１

（Ｓ２０４）次に、端末Ａは、シーケンス番号２とするＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，２，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ
端末Ａから送信されたこのＤＡＴＡパケットは、端末Ｂには受信される。

（Ｓ２０５）端末Ｂは、端末Ａから受信したＤＡＴＡパケットを中継するために、更にブロードキャストする。これにより、このＤＡＴＡパケットは、端末Ｃによって受信される。
［ＤＡＴＡ，１，２，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：１、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ

図３は、本発明における第２のシーケンス図である。

図３によれば、データ源端末は端末Ａであって、端末Ａ−端末Ｂ、端末Ａ−端末Ｃ、端末Ｂ−端末Ｃ、端末Ｂ−端末Ｄ、及び、端末Ｃ−端末Ｄの間は、無線リンクの強度が強く、パケット受信率も高い。一方、端末Ａ−端末Ｄの間は、無線リンクの強度が弱く、パケット受信率も低い。

図３によれば、端末Ａから送信されたＤＡＴＡパケットを端末Ｄまで中継するために、端末Ｂ及び端末Ｃのいずれも中継端末となり得る。ここでは、端末Ｂ及び端末Ｃが重複して中継端末となることを回避する必要がある。

（Ｓ３０１）端末Ａは、シーケンス番号１とするＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，１，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ａ
このＤＡＴＡパケットは、端末Ｂ及び端末Ｃには受信されたが、端末Ｄには受信されなかったとする。

（Ｓ３０２）端末Ｄは、端末Ａの存在を知っているものの、端末Ａからのパケット受信率が所定閾値以下になった場合に、隣接端末に中継端末として動作してもらうべく、中継要求データ源ＩＤを「端末Ａ」とするＲＥＱパケットを送信する。
［ＲＥＱ，０，１，Ｄ，Ａ，Ｄ，−，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｄ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：Ｄ
送信元ホップ数：１
端末Ｄから送信されたこのＲＥＱパケットは、端末Ｂ及び端末Ｃには受信されたが、端末Ａには受信されなかったとする。

（Ｓ３０３）端末Ｂは、端末ＤからＲＥＱパケットを受信すると、受信履歴記録部を検索し、端末Ａをデータ源ＩＤとするＤＡＴＡパケットを以前に受信していたか否かを検索する。端末ＡからＤＡＴＡパケットを受信していた場合、端末Ｂは、端末Ａと端末Ｄとの間で中継端末として機能するべく、中継要求データ源ＩＤを「端末Ａ」とするＲＥＰパケットを送信する。
［ＲＥＰ，０，１，Ｂ，Ａ，Ｂ，Ｄ，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｂ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：Ｂ
要求元ＩＤ：Ｄ、送信元ホップ数：１

ここで、端末Ｃは、ＲＥＰパケットを送信する前に、端末ＢからのＲＥＰパケットを受信した場合、自らのＲＥＰパケットの送信を取りやめる。ＲＥＱパケットを受信した複数の端末が、重複中継することを避けるためである。

他の実施形態として、端末Ｃは、ＲＥＰパケットを送信した後で、端末ＢからＲＥＰパケットを受信した場合、両応答パケットの所定条件の大小関係を比較し、自身が送信した応答パケットが小となる場合、データパケットの中継をしないようにする。ここで、所定条件とは、ＲＥＰパケットを送信した端末のＩＤであってもよい。即ち、絶対的にいずれか一方が決定されることを要する。端末ＣのＩＤが、端末ＢのＩＤよりも、番号的に小さければ、端末Ｃは、ＲＥＰパケットを送信しているけれども、データパケットの中継はしないように制御される。

（Ｓ３０４）次に、端末Ａは、以下のようなＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，２，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ
端末Ａから送信されたこのＤＡＴＡパケットは、端末Ｂ及び端末Ｃには受信される。

（Ｓ３０５）端末Ｂは、端末Ａから受信したＤＡＴＡパケットを中継し、更にブロードキャストする。これにより、このＤＡＴＡパケットは、端末Ｄによって受信される。
［ＤＡＴＡ，１，２，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：１、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ

図４は、本発明における第３のシーケンス図である。

図４によれば、データ源端末は端末Ａであって、端末Ａ−端末Ｂ、端末Ａ−端末Ｃ、端末Ｂ−端末Ｄ、及び、端末Ｃ−端末Ｄの間は、無線リンクの強度が強く、パケット受信率も高い。一方、端末Ａ−端末Ｄの間は、無線リンクの強度が弱く、パケット受信率も低い。更に、端末Ｂ−端末Ｃの間には、障害物等があって、隠れ端末問題が生じているとする。

図４によれば、端末Ａから送信されたＤＡＴＡパケットを端末Ｄまで中継するために、端末Ｂ及び端末Ｃのいずれも中継端末となり得る。ここでは、端末Ｂ及び端末Ｃが重複して中継端末となることを回避する必要がある。

（Ｓ４０１）Ｓ３０１と全く同様である。
（Ｓ４０２）Ｓ３０２と全く同様である。
（Ｓ４０３）Ｓ３０３と全く同様である。尚、端末Ｂが送信したＲＥＰパケットは、端末Ｃによって受信できない。

（Ｓ４０４）端末Ｃは、端末ＤからＲＥＱパケットを受信すると、受信履歴記録部を検索し、端末Ａをデータ源ＩＤとするＤＡＴＡパケットを以前に受信していたか否かを検索する。端末ＡからＤＡＴＡパケットを受信していた場合、端末Ｃは、端末Ａと端末Ｄとの間で中継端末として機能するべく、中継要求データ源ＩＤを「端末Ａ」とするＲＥＰパケットを送信する。
［ＲＥＰ，０，１，Ｃ，Ａ，Ｃ，Ｄ，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｃ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：Ｃ
要求元ＩＤ：Ｄ、送信元ホップ数：１
尚、端末Ｃが送信したＲＥＰパケットは、端末Ｂによって受信できない。

（Ｓ４０５）端末Ａは、端末ＢからのＲＥＰパケットと、端末ＣからのＲＥＰパケットとを重複して受信することとなる。端末Ａは、重複中継を避けるために、２番目にＲＥＰパケットを受信した端末Ｃに対して、ＳＴＰパケットを送信する。
［ＳＴＰ，０，２，Ａ，Ａ，Ｃ，Ｄ，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：Ｃ
要求元ＩＤ：Ｄ
ＳＴＰパケットを受信した端末Ｃは、データ源ＩＤを「端末Ａ」とするデータパケットについて中継を停止する。

（Ｓ４０６）次に、端末Ａは、以下のようなＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，３，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：３、データ源ＩＤ：Ａ
端末Ａから送信されたこのＤＡＴＡパケットは、端末Ｂ及び端末Ｃには受信される。

（Ｓ４０７）端末Ｂは、端末Ａから受信したＤＡＴＡパケットを中継し、更にブロードキャストする。これにより、このＤＡＴＡパケットは、端末Ｄによって受信される。
［ＤＡＴＡ，１，３，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：１、シーケンス番号：３、データ源ＩＤ：Ａ

図５は、ＲＥＱパケットを受信したものとみなすことによって簡単化されたシーケンス図である。

（Ｓ５０１）端末Ａは、シーケンス番号１とするＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，１，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ａ
端末Ａから送信されたこのＤＡＴＡパケットは、端末Ｂには受信されたが、端末Ｃには受信されなかったとする。

端末Ｂは、端末ＡからＤＡＴＡパケットを受信すると、受信履歴記録部のデータ源ＩＤに端末Ａが記録されているか否かを検索する。ここで、受信履歴記録部には、データ源ＩＤとして端末Ａは記録されてなかったとする。これにより、端末Ｂにとって、端末ＡからのＤＡＴＡパケットは、初めて受信されたものであることが認識される。

（Ｓ５０２）端末Ｂは、以下の２つの動作をする。
・新規データ源ＩＤ（端末Ａ）からＲＥＱパケットを受信したものとして動作。
（中継要求データ源ＩＤ＝受信済みデータ源）
・各受信済みデータ源ＩＤ（端末Ｃ）からＲＥＱパケットを受信したものとして動作。
（中継要求データ源ＩＤ＝新規受信データ源ＩＤ）

端末Ｂは、要求元ＩＤを「端末Ａ」とするＲＥＰパケットを送信する。
［ＲＥＰ，０，１，Ｂ，Ｃ，Ｂ，Ａ，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｂ
中継要求データ源ＩＤ：Ｃ、送信元ＩＤ：Ｂ
要求元ＩＤ：Ａ、送信元ホップ数：１
これにより、端末Ｂは、端末Ａから送信されたＤＡＴＡパケットを、端末Ｃへ中継する。

（Ｓ５０３）また、端末Ｂは、要求元ＩＤを「端末Ｃ」とするＲＥＰパケットを送信する。
［ＲＥＰ，０，１，Ｂ，Ｃ，Ｂ，Ｃ，１］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｂ
中継要求データ源ＩＤ：Ｃ、送信元ＩＤ：Ｂ
要求元ＩＤ：Ｃ、送信元ホップ数：１
これにより、端末Ｂは、端末Ｃから送信されたＤＡＴＡパケットを、端末Ａへ中継する。

（Ｓ５０４）端末Ｃは、シーケンス番号１とするＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，１，Ｃ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｃ
このＤＡＴＡパケットは、端末Ｂに受信される。

（Ｓ５０５）端末Ｂは、端末Ｃから受信したＤＡＴＡパケットを中継するために、更にブロードキャストする。これにより、このＤＡＴＡパケットは、端末Ａによって受信される。
［ＤＡＴＡ，１，１，Ｃ，−，−，−，−］
ホップ数：１、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｃ

（Ｓ５０６）端末Ａは、シーケンス番号２とするＤＡＴＡパケットを送信する。
［ＤＡＴＡ，０，２，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ
このＤＡＴＡパケットは、端末Ｂに受信される。

（Ｓ５０７）端末Ｂは、端末Ａから受信したＤＡＴＡパケットを中継するために、更にブロードキャストする。これにより、このＤＡＴＡパケットは、端末Ａによって受信される。
［ＤＡＴＡ，１，２，Ａ，−，−，−，−］
ホップ数：１、シーケンス番号：２、データ源ＩＤ：Ａ

図６は、データ源端末が接近することによって中継を停止するためのシーケンス図である。

（Ｓ６０１）端末Ａは、シーケンス番号２とするＤＡＴＡパケットを送信している。そのＤＡＴＡパケットは、端末Ｂには受信されるが、端末Ｃには受信されない。
（Ｓ６０２）端末Ｂは、そのＤＡＴＡパケットを中継するために更にブロードキャストする。これにより、そのＤＡＴＡパケットは、端末Ｃに受信される。

（Ｓ６０３）その後、端末Ａと端末Ｃとが接近し、強いリンクによって接続されたとする。このとき、端末Ａが送信したシーケンス番号５のＤＡＴＡパケットは、端末Ｃにも直接的に受信される。

端末Ｃは、ＤＡＴＡパケットを受信すると、受信履歴記録部を検索する。受信履歴記録部には、「送信元ＩＤ：Ｂ、データ源ＩＤ：Ａ、ホップ数：１」の記録がなされている。ここで、端末Ｃが受信した、端末ＡからのＤＡＴＡパケットは、「送信元ＩＤ：Ａ、データ源ＩＤ：Ａ、ホップ数：０」である。そうすると、ホップ数が小さいＤＡＴＡパケットが受信されたので、端末Ｂが中継する必要がなくなる。

（Ｓ６０４）端末Ｃは、ＳＴＰパケットを端末Ｂへ送信する。
［ＳＴＰ，０，１，Ｃ，Ａ，0xFFFF，Ｃ，−］
ホップ数：０、シーケンス番号：１、データ源ＩＤ：Ｃ
中継要求データ源ＩＤ：Ａ、送信元ＩＤ：0xFFFF
要求元ＩＤ：Ｃ、送信元ホップ数：−
ＳＴＰパケットを受信した端末Ｂは、端末Ａからのデータパケットの中継を停止する。

（Ｓ６０５）端末Ｃは、ＳＴＰパケットを送信したものの、端末Ｂから中継されたデータパケットを受信する場合もある。この場合、重複パケットを受信したこととなるので、端末Ｂによって中継されたデータパケットは廃棄される。

図７は、本発明における端末の機能構成図である。

図７によれば、端末１は、データ送受信部１０と、受信履歴記録部１１と、中継制御部１２と、中継部１３と、中継要求部１４とを有する。これら機能は、端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムによっても実現できる。

データ送受信部１０は、データパケットを送受信するものであり、受信されたデータパケットの受信履歴を受信履歴記録部１１へ記録する。

受信履歴記録部１１は、前述した表１に表されたように、受信されたデータパケットを記録する。

中継制御部１２は、他の端末から中継端末となることを要求する要求パケットを受信した際に、受信履歴記録部１１を参照する。中継制御部１２は、要求パケットが第１の端末からのデータパケットの中継を要求するものであって、第１の端末からのデータパケットの受信記録がある場合、中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する。また、受信履歴記録部に記録されていない端末からデータパケットを受信した際に、その端末から要求パケットを受信したものとみなして、応答パケットを送信する。

中継部１３は、中継制御部１２の制御によって、データパケット毎に中継の開始／停止を制御する。

中継要求部１４は、受信履歴記録部に記録されている、あるデータ源ＩＤのパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、隣接端末に対して中継端末となることを要求する要求パケットを送信する。また、中継要求部１４は、要求パケットを送信した後に、複数の隣接端末から応答パケットを受信した場合、いずれか１つの隣接端末のみを中継端末とし、その他の隣接端末に対して停止パケットを送信する。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、マルチホップ通信が可能なモバイルアドホックネットワークについて、中継端末を必要最小限にしつつ、１つの端末から発信された情報が、ネットワーク全体の中でできる限り少ない情報量で中継される。これにより、ネットワーク全体のトラヒックを減少させ、通信遅延を低減させる。特に、運転支援システムのようなリアルタイム性を要するシステムにおいては、通信遅延を短縮することができ、通信帯域の有効利用も可能となる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

本発明におけるＭＡＣヘッダの構成図である。 本発明の基本パターンとなる第１のシーケンス図である。 本発明における第２のシーケンス図である。 本発明における第３のシーケンス図である。 ＲＥＱパケットを受信したものとみなすことによって簡単化されたシーケンス図である。 データ源端末が接近することによって中継を停止するためのシーケンス図である。 本発明における端末の機能構成図である。

符号の説明

１ 端末
１０ データ送受信部
１１ 受信履歴記録部
１２ 中継制御部
１３ 中継部
１４ 中継要求部

Claims (11)

1. モバイルアドホックネットワークにおける複数の端末のパケット中継方法において、
   各端末は、他の端末からデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づく送信元端末毎にパケット受信率及びホップ数を保持する受信履歴記録部を有し、
   第１の端末が、宛先を第２の端末とするデータパケットを送信する第１のステップと、
   第３の端末が、第１の端末から前記データパケットを受信した際に、当該データパケットに基づいて前記受信履歴記録部に記録する第２のステップと、
   第２の端末が、前記受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、中継要求先を第１の端末とする要求パケットを送信する第３のステップと、
   第３の端末が、第２の端末から前記要求パケットを受信した際に、前記受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも高い場合、第１の端末と第２の端末との間で中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する第４のステップと、
   第１又は第２の端末が、第３の端末によって中継されたデータパケットに基づく前記受信履歴記録部のホップ数よりも小さいホップ数のデータパケットを受信した際に、第３の端末に対して停止パケットを送信する第５のステップと
   を有することを特徴とするパケット中継方法。
2. 第４のステップについて、第３の端末が、前記応答パケットを送信する前に、他の端末から前記要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、前記応答パケットを送信しないことを特徴とする請求項１に記載のパケット中継方法。
3. 第４のステップについて、第３の端末が、前記応答パケットを送信した後で、他の端末から前記要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、両応答パケットの所定条件の大小関係を比較し、自身が送信した前記応答パケットが小となる場合、データパケットの中継をしないことを特徴とする請求項１又は２に記載のパケット中継方法。
4. 前記受信履歴記録部に記録されていない端末からデータパケットを初めて受信した際に、該端末から前記要求パケットを受信したものとみなして、前記応答パケットを送信するべく第４のステップを実行することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパケット中継方法。
5. 第４のステップについて、第２の端末は、複数の第３の端末から複数の応答パケットを受信した場合、いずれか１つの第３の端末のみを中継端末とし、その他の第３の端末に対して停止パケットを送信することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパケット中継方法。
6. モバイルアドホックネットワークについてデータパケットを中継する端末において、
   送信元を第１の端末とし且つ宛先を第２の端末とするデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づく送信元端末毎にパケット受信率及びホップ数を保持する受信履歴記録手段と、
   第２の端末から要求パケットを受信した際に、前記受信履歴記録手段によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも高い場合、第１の端末と第２の端末との間で中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する中継制御手段と、
   第１又は第２の端末から受信し且つ宛先を第２又は第１の端末とするデータパケットを第２又は第１の端末へ送信するべく中継する中継手段と、
   前記受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、中継要求先を第１の端末とする要求パケットを送信する中継要求手段と
   を有し、
   前記中継要求手段は、第１又は第２の端末が、中継端末によって中継されたデータパケットに基づく前記受信履歴記録部のホップ数よりも小さいホップ数のデータパケットを受信した際に、中継端末に対して停止パケットを送信する
   ことを特徴とする端末。
7. 前記中継制御手段は、前記応答パケットを送信する前に、他の端末から前記要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、前記応答パケットを送信しないことを特徴とする請求項６に記載の端末。
8. 前記中継制御手段は、前記応答パケットを送信した後で、他の端末から前記要求パケットに対する応答パケットを受信した場合、両応答パケットの所定条件の大小関係を比較し、自身が送信した前記応答パケットが小となる場合、データパケットの中継をしないことを特徴とする請求項６又は７に記載の端末。
9. 前記受信履歴記録手段に記録されていない端末からデータパケットを初めて受信した場合、該端末から前記要求パケットを受信したものとみなして、前記応答パケットを送信するべく、前記中継制御手段を機能させることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の端末。
10. 前記中継要求手段は、複数の端末から複数の応答パケットを受信した場合、いずれか１つの端末のみを中継端末とし、その他の端末に対して停止パケットを送信することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の端末。
11. モバイルアドホックネットワークについてデータパケットを中継する端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    送信元を第１の端末とし且つ宛先を第２の端末とするデータパケットを受信した際に、当該データパケットに基づく送信元端末毎にパケット受信率及びホップ数を保持する受信履歴記録手段と、
    第２の端末から要求パケットを受信した際に、前記受信履歴記録手段によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも高い場合、第１の端末と第２の端末との間で中継端末として機能することを示す応答パケットを送信する中継制御手段と、
    第１又は第２の端末から受信し且つ宛先を第２又は第１の端末とするデータパケットを第２又は第１の端末へ送信するべく中継する中継手段と、
    前記受信履歴記録部によれば、送信元を第１の端末とするパケット受信率が所定閾値よりも低い場合、中継要求先を第１の端末とする要求パケットを送信する中継要求手段と
    してコンピュータを機能させ、
    前記中継要求手段は、第１又は第２の端末が、中継端末によって中継されたデータパケットに基づく前記受信履歴記録部のホップ数よりも小さいホップ数のデータパケットを受信した際に、中継端末に対して停止パケットを送信する
    ようにコンピュータを機能させることを特徴とする端末用のプログラム。

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