JP4841321B2 - 無線インターフェースにチャンネルを割り当てるための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線インターフェースでチャンネルを割り当てる方法及び装置に係り、さらに詳細には、複数の無線インターフェースを使用して通信するアドホック(Ａｄ−ｈｏｃ)ネットワーク上のノードでチャンネル間の干渉を最小化できるようにチャンネルを割り当てる装置及び方法に関する。

８０２．１１基盤のアドホックネットワークでは、あらゆるノードが同じ無線チャンネルを使用するため、ノード間のパケット送受信時にチャンネル干渉が発生してネットワークの性能低下が発生する。これについて、一つのノードで２個の無線インターフェースを備え、各無線インターフェース毎に異なるチャンネルを割り当てて２個のチャンネルで通信するようにすることで、チャンネルの利用度を高め、チャンネル間の干渉を減らす方法が研究された。

図１は、無線インターフェースにチャンネルを割り当てる従来の技術を説明するための図である。示されたように、ノードＡ、ノードＢ、ノードＣ、ノードＤの間には、互いにリンクが形成されており、それぞれ２個の無線インターフェースを有して１番チャンネル及び２番チャンネルを使用して通信する。あらゆるノードの各無線インターフェースには、１番チャンネル及び２番チャンネルが固定的に割り当てられている。すなわち、ノードに電源が入れば、既に設定された１番チャンネル及び２番チャンネルが２個の無線インターフェースに各々割り当てられる。例えば、ノードＡ及びノードＣ間の通信時にノードＡ、ノードＣは、チャンネル１番と２番のうちいずれのチャンネルを使用するかを決定する。もし１番チャンネルの通信状態がさらに良好であれば、チャンネル１番で通信を行う。この時、チャンネルの選択は、周辺ノード間にどのチャンネルが使われているかに関連する。すなわち、ノードＡ−ノードＤ、ノードＡ−ノードＢ、ノードＣ−ノードＢ、ノードＣ−ノードＤ間に使われているチャンネルによって、チャンネル１番の通信状態が悪くなれば、ノードＡ及びノードＣはこれを感知して２番チャンネルで通信を行う。

前記従来技術によれば、あらゆるノードは、無線インターフェースにチャンネルを固定的に割り当て、既に割り当てられたチャンネルのうちどのチャンネルを使用するかを選択する。すなわち、使用可能なチャンネルがさらに多い場合にも、全ノードが２個の同じチャンネルのみを固定的に割り当てて使用するので、依然としてチャンネルの活用度が低く、かつチャンネル間の干渉問題もあまり改善されない。一方、使用可能なチャンネルの数だけノードで無線インターフェースを備えれば、前記問題点を解決することが可能であるが、これはハードウェア構築によるコスト側面で望ましくない。

本発明は無線インターフェースにチャンネルを動的に割り当てることによって、ネットワーク帯域幅の活用度を向上し、チャンネル間の干渉を減らしうる装置及び方法を提供するところにその技術的課題がある。

前記技術的課題を解決するための本発明は、複数のチャンネルが存在する無線ネットワークで通信するために、少なくとも一つの無線インターフェースを有する所定のノードにおけるチャンネル割当方法において、前記所定のノードの隣接ノードによって割り当てられたチャンネル情報を含むチャンネル割り当て情報を受信する段階と、前記受信したチャンネル割り当て情報を参照して前記隣接ノードのそれぞれに割り当てられた各チャンネルと少なくとも一つが共通するようにする最小のチャンネル数を有するチャンネル集合を検索する段階と、前記検索結果に基づいて前記無線インターフェースにチャンネルを割り当てる段階とを含む。

また、前記技術的課題を達成するための本発明は、前記チャンネル割当方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供する。

また、前記課題を解決するための本発明は、複数のチャンネルが存在する無線ネットワークで通信するために少なくとも一つの無線インターフェースを有する所定のノードを具現した装置において、前記所定のノードの隣接ノードに割り当てられたチャンネル情報を含むチャンネル割り当て情報を受信する受信部と、前記チャンネル割り当て情報に基づいて前記隣接ノードのそれぞれに割り当てられた各チャンネルと少なくとも一つが共通するようにする最小のチャンネル数を有するチャンネル集合を検索するチャンネル検索部と、前記チャンネル検索部の検索結果に基づいて前記無線インターフェースにチャンネルを割り当てるチャンネル割り当て部とを備える。

本発明によれば、無線インターフェースにチャンネルを固定せずに動的に割り当てることによって、ネットワークの帯域幅の使用を極大化し、無線インターフェースに割り当てるためのチャンネルは、干渉の少ないチャンネルを優先的に選択することで、複数のチャンネルを使用しながらも良質の通信状態を維持できる。また、隣接ノードのチャンネルを変更する必要があって変更しようとするチャンネルを選択する時、全体ネットワークのチャンネル情報を把握してそのノードにおけるチャンネルが変更されれば、連結されたノードのうち連続的にチャンネルを変更しなければならないノード数を計算し、その結果に基づいて隣接ノードにチャンネル変更を要請することによって、チャンネル変更によるコストを最小化できる。

以下で説明する全ての実施形態では、各ノード毎に２個の無線インターフェースを有すると仮定するが、無線インターフェースの数は、必ずしもこれに限定されるものではなく、具現例によって変更されうる。

図２は、本発明によるチャンネル割当方法を説明するための順序図である。

ノード(以下、新規ノードという)が初めて動作を開始すれば、全ての隣接ノードから伝送されるビーコンパケットを受信するが(２０５)、ビーコンパケットには、発信ノードに割り当てられたチャンネルの情報が含まれていて、このビーコンパケットを受信することによって、隣接ノードのチャンネル割り当て情報を収集できる。また、新規ノードが伝送するＣＩＱ(Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｑｕｅｒｙ)パケットに対する応答として、隣接ノードから伝送されるＣＩＲ(Ｃｈａｎｎｅｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ)パケットを通じて全体ネットワークのチャンネル使用現況を把握できる(２１０)。ＣＩＱ及びＣＩＲパケットに関する詳細な説明は後述する。新規ノードは、ビーコンパケットを通じて隣接ノードのチャンネル割り当て情報が収集されれば、あらゆる隣接ノードと通信できるチャンネルからなる集合であり、最小のチャンネル数を有するチャンネル集合を検索する(２１５)。そのようなチャンネル集合は、一つでありうるが、以下の実施形態では、二つ以上のチャンネル集合が検索されると仮定する。

次に、そのようなチャンネル集合の各々を構成するチャンネルの数が３個以上であるか否かを判断して(２２０)、３個以上である場合、算出されたチャンネル集合を構成する全てのチャンネルに対してチャンネル変更コストを比較する(２２５)。ここで、チャンネル変更コストは、あるノードが使用中であるチャンネルを変更する場合、全体ネットワークで連続的にいくつのノードがこれに伴って使用中であるチャンネルを変更すべきであるかに関する情報であって、このチャンネル変更コストは、新規ノードが隣接ノードにＣＩＱパケットを伝送して問い合わせれば、その応答として受信されるＣＩＲパケットに含まれる。

新規ノードは、段階２２５における比較結果、チャンネル変更コストが最小のチャンネル集合を選択し、そのチャンネル集合のうち２個のチャンネルを選択する。例えば、検索されたチャンネル集合のそれぞれが３個のチャンネルを有するならば、チャンネル変更コストが最小のチャンネルが属するチャンネル集合が選択され、そのチャンネル集合でチャンネル変更コストが最小のチャンネルを除外した残りの２個のチャンネルが割り当てのために選択される(２２７)。

また、選択されたチャンネルのいずれも割り当てられていない、すなわち選択されたチャンネル集合のチャンネル中では、チャンネル変更コストが最小のチャンネルのみ割り当てられた隣接ノードには、ＣＣＲ(Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ)パケットを伝送して、使用中であるチャンネルを変更することを要請した後(２３０)、選択したチャンネル対を無線インターフェースに割り当てる(２３５)。チャンネル変更要請は、チャンネルを割り当てた後に行われうる。

一方、段階２２５における判断結果、チャンネル集合の最小のチャンネル数が３個であれば、前述したようにチャンネル変更コストが最も低いチャンネルを含むチャンネル集合を選択すればよいが、例えばチャンネル集合のチャンネル数が４個であれば、チャンネル対を選択するために変更を要請すべきチャンネルが２個となるので、２個のチャンネルに対するチャンネル変更コストを合算した時に最も低い値を有するチャンネル集合を選択することが望ましい。

段階２２０における判断結果、チャンネル数が３個未満である場合、そのようなチャンネル集合が２個以上であるか否かを判断して(２４０)、そうでなければ、すなわち一つのチャンネル集合のみ存在すれば、そのチャンネル集合のチャンネルまたはチャンネル対を無線インターフェースに割り当て(２３５)、手順は終了する。

一方、チャンネル集合の数が２個以上であれば、新規ノードは、そのうち一つのチャンネル集合を選択しなければならないので、各チャンネル集合に対するチャンネルノイズ予測値を算出する(２４５)。チャンネルノイズ予測値は、該当チャンネルに対する受信感度などの通信品質を判断するための基準情報であって、その詳細な説明は後述する。各チャンネル集合に対するチャンネルノイズ予測値は、該当チャンネル集合を構成するチャンネルのそれぞれに対するチャンネルノイズ予測値を合算して算出されることが望ましい。新規ノードは、算出されたチャンネルノイズ予測値によってその値が最低のチャンネル集合を選択し(２５０)、そのチャンネル集合を構成するチャンネルまたはチャンネル対を無線インターフェースに割り当てる(２３５)。

図３は、本発明によるチャンネル割当方法を行う装置の詳細構造を示した図である。図示のように新規ノード３００で具現された装置は、無線インターフェース部３０５、受信部３１０、チャンネル検索部３２０、チャンネル割り当て部３３０、チャンネル変更要請部３３５、ＣＩＱパケット発生部３４０、ビーコンパケット発生部３４５、ＣＩＱパケット処理部３５０で構成される。

無線インターフェース部３０５は、無線ネットワーク上の他のノードと通信するための手段であって、本実施形態では、２個のチャンネルを割り当てることが可能な２個の無線インターフェースを有すると仮定し、具現例によってそれ以上も可能であることは既に説明した。受信部３１０は、無線インターフェース部３０５を通じて多様なパケットを受信し、チャンネル検索部３２０は、受信部３１０で受信したビーコンパケットから隣接ノードのチャンネル割り当て情報を抽出し、全ての隣接ノードと通信できるチャンネルを検索する。

チャンネル割り当て部３３０は、無線インターフェース部３０５にチャンネルを割り当てる手段であって、チャンネル検索部３２０で検索された最小のチャンネル数、すなわち検索されたチャンネル集合のチャンネル数が３個以上である場合、検索されたチャンネル集合に属するあらゆるチャンネルのチャンネル変更コストを比較するチャンネル変更コスト比較部３３１、及びチャンネル検索部３２０で検索された最小のチャンネル数が２個以下であるが、２個以上のチャンネル集合が検索された場合に、検索されたチャンネル集合のあらゆるチャンネルに対して、チャンネルの通信品質を表すチャンネルノイズ予測値を算出するためのチャンネルノイズ予測値算出部３３２を備える。

チャンネル変更要請部３３５は、チャンネル割り当て部３３０でチャンネル変更コストに基づいて選択したチャンネル集合で２個のチャンネルを選択して割り当てた後、ＣＣＲパケットを生成して選択されたチャンネルを使用しない隣接ノードに伝送することによって、使用中であるチャンネルを変更することを要請する。

ＣＩＱパケット発生部３４０は、隣接ノードのチャンネル別チャンネル変更コスト情報、隣接ノードがその隣接ノードと通信するために使用するチャンネル情報などを問い合わせるためのＣＩＱパケットを生成して隣接ノードに伝送する。

ビーコンパケット発生部３４５は、新規ノード３００のネットワークアドレス、割り当てられたチャンネルに関する情報を含むビーコンパケットを生成して、隣接ノードに周期的に伝送する。ＣＩＱパケット処理部３５０は、隣接ノードから受信されたＣＩＱパケットに応答してＣＩＲパケットを伝送し、全体ネットワークトポロジーを把握するために、ＴＣ(トポロジーコントロール)メッセージを分析するＴＣメッセージ分析部３５１、チャンネル別にチャンネル変更コストを算出するチャンネル変更コスト算出部３５２、ＣＩＱパケットに対する応答のＣＩＲパケットを生成して、ＣＩＱパケットを送ったノードに伝送するＣＩＲパケット発生部３５３を備える。ＴＣメッセージについては後述する。

図４は、本発明によるビーコンパケットのフォーマットを示した図である。

Ｔｙｐｅフィールド４１０は、パケットの種類を区分するために使われ、Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓは、ビーコンパケットを伝送するノードのネットワークアドレスを示し、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓは、ビーコンパケットを受信するノードのアドレスを示す。ビーコンパケットは、全ての隣接ノードにブロードキャストされるので、ビーコンパケットのＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓは、ブロードキャストアドレス形態を有する。本発明では、アドレスに対する特別な制限がないので、Ａｄｄｒｅｓｓフィールドは、８０２．１１で使われる４８ビットハードウェアアドレスであるか、３２ビットのＩＰｖ４アドレスでありうる。Ｎｅｔｗｏｒｋ ＩＤフィールドは、８０２．１１で使われるＢＳＳ ＩＤのようにネットワークの区分に使われ、ネットワークの区分が必要ない場合には省略されうる。Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールドは、ビーコンパケットを伝送するノードが無線インターフェースに割り当てたチャンネルを示す。Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールドの数は、無線インターフェースの数と同一であり、Ｎ個の無線インターフェースを有するノードが伝送したビーコンパケットは、Ｎ個のＣｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールドを有する。

図５は、本発明によるＣＩＱパケットのフォーマットを示した図である。ＣＩＱパケットは、隣接ノードのチャンネル情報を得るために使われるが、Ｔｙｐｅフィールド５１０、Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド５２０、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド５３０に関する説明は、図４と同一であるので、ここでは省略する。ＣＩＱパケットは、その受信対象によってユニキャスト、ブロードキャストなどの方法で伝送されうる。

図６は、本発明によるＣＩＲパケットのフォーマットを示した図である。

ＣＩＲパケットは、ＣＩＱパケットに対する応答パケットであるが、Ｔｙｐｅフィールド６０５は、パケットの種類を示し、Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド６１０は、ＣＩＲパケットを伝送するノードのアドレス情報を示し、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド６１５は、ＣＩＱパケットを伝送したノード、すなわちＣＩＲパケットを受信するノードのアドレス情報を示す。

Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド及びＮｅｉｇｈｂｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールド対６２０は、それぞれＣＩＲパケットを伝送するノードの隣接ノードアドレス情報及びその隣接ノードとの通信に使用するチャンネル情報を示す。Ｎ個の隣接ノードを有するノードのＣＩＲパケットには、Ｎ個のＮｅｉｇｈｂｏｒ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド及びＮｅｉｇｈｂｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールド対が含まれる。Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｃｏｓｔフィールド６２５は、ＣＩＲパケットを伝送するノードが使用中であるチャンネルを変更する場合、全体ネットワークで連続的にいくつのノードがこれに伴って使用中であるチャンネルを変更しなければならないかに関する情報であるチャンネル変更コストを示し、使用中であるチャンネルがＮ個であれば、Ｎ個のＣｈａｎｎｅｌ Ｃｈａｎｇｅ Ｃｏｓｔフィールドが含まれる。

ＭＰＲ ｓｅｌｅｃｔｏｒ ｎｕｍｂｅｒフィールド６３０は、ＣＩＲパケットを伝送するノードがＯＬＳＲ(Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｌｉｎｋ Ｓｔａｔｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ)プロトコルのＭＰＲ(Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｉｎｔ Ｒｅｌａｙ)である場合、自身をＭＰＲとして指定したノード数を意味する。ここで、ＭＰＲは、ブロードキャストパケットの効率的な伝送のために隣接ノードから受信したブロードキャストパケットを残りの隣接ノードに伝達するように設定されたノードであって、ＯＬＳＲプロトコルの仕様によって知られているので、その詳細な説明は省略する。ＭＰＲ ｓｅｌｅｃｔｏｒが多いということは、それほどＭＰＲノードが使用中であるチャンネルは、干渉の可能性が多いというのを意味する。ＣＩＲパケットを伝送するノードがＭＰＲノードではない場合、このフィールドには０が記録される。

Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌフィールド６３５には、ＣＩＲパケットを伝送するノードが自体的な判断によって、ＣＩＱパケットを伝送したノードに使用することを推薦する特定チャンネル情報が記録される。推薦チャンネルを選定する判断基準は、本発明では具体的に限定しない。但し、Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌフィールドは、状況によって省略されうる。

図７は、本発明によるＴＣメッセージのフォーマットを示した図である。

ＴＣメッセージは、ＯＬＳＲプロトコルを使用するノードの間に送受信するメッセージであって、これによってＴＣメッセージを受信するノードは、全体ネットワークのトポロジーを把握できるが、本発明によるＴＣメッセージは、既存のＴＣメッセージにｃｈａｎｎｅｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ７４０フィールドを追加することによって、全体ネットワークのチャンネル使用情報を把握できる。ＴＣメッセージに関する詳細な説明は、ＯＬＳＲプロトコルに関する仕様に出ているので、ここでは省略する。

図８は、本発明によって無線インターフェースにチャンネルを割り当てる方法の一実施形態を説明するためのネットワーク構造図である。ノードＮが初めて動作を開始し、チャンネルをスキャンしてチャンネルが使われていることを感知すれば、隣接ノードのビーコンパケットを受信して、隣接ノードのアドレス情報及び隣接ノードのチャンネル割り当て情報をテーブルで管理する。また、ノードＮは、隣接ノードにＣＩＱパケットを伝送し、ＣＩＲパケットを受信してチャンネル使用現況及びチャンネル変更コストに関する情報を獲得する。

この過程をさらに詳細に説明すれば、まず、ノードＮは、一番チャンネルをスキャンしてノードＡ及びノードＢを発見し、それぞれにＣＩＱパケットを伝送してその応答としてＣＩＲパケットを受信する。ノードＡが伝送するＣＩＲパケットには、ノードＡが自身の無線インターフェースに割り当てたチャンネルであるチャンネル１及びチャンネル３に関する情報、隣接ノードＢ、ノードＢとの通信に使用する１番チャンネル、隣接ノードＤ、ノードＤとの通信に使用する１番チャンネルに関する情報、使用中である１番チャンネルに対するチャンネル変更コストがいずれも含まれる。具現例によって推薦チャンネル及びノードＡのＭＰＲ ｓｅｌｅｃｔｏｒ数に関する情報も含まれうる。これと同じように、ノードＢのＣＩＲパケットも生成されて伝送されうる。

ノードＮは、受信したビーコンパケットを参照して全ての隣接ノードと通信できるチャンネルの集合を検索する。図８を参照するに、ノードＡは１番と３番、ノードＢは１番と６番、ノードＣは６番と９番チャンネルを割り当てているので、本実施形態において、ノードＮが全ての隣接ノードと通信できるチャンネル集合のうちに、最小のチャンネル数を有するチャンネル集合は、[１，９]、[３，６]となる。ここで、チャンネル集合のチャンネル数は２個であるので、ノードＮは、このチャンネル集合ののうち、一つのチャンネル集合を選択してそのチャンネル集合のチャンネルを無線インターフェースに割り当てればよい。この二つのチャンネル集合のうち一つを選択するために、ノードＮは、あらゆるチャンネルに対するチャンネルノイズ予測値を算出する。チャンネルノイズ予測値を算出するために必要な隣接ノードのチャンネル使用情報は、ＣＩＱパケットに対する応答であるＣＩＲパケットを参照する。

ノードＮは、ＣＩＲパケットを通じてノードＡとノードＢとが互いに１番チャンネルで通信していることが分かり、ノードＡがノードＤと１番チャンネルで通信していることも分かる。同じ過程を通じてノードＮは、６番チャンネルを使用して通信しているノードＢとノードＣとに関する情報も得られる。

ノードＮは、隣接ノードのチャンネル使用情報を獲得したので、前述したように、チャンネルノイズ予測値を算出し、これを参照してチャンネル集合[１，９]と[３，６]のうち一つを選択しなければならない。特定チャンネルに対するチャンネルノイズ予測値は、２ホップ距離でそのチャンネルが使われる頻度、隣接ノードにそのチャンネルが割り当てられた頻度などを参照して算出できる。

本実施形態におけるチャンネルに対するチャンネルノイズ予測値は、２ホップ距離でそのチャンネルが使われる頻度と、隣接ノードにそのチャンネルが割り当てられた頻度とを加えて計算する。例えば、６番チャンネルは、ノードＢとノードＣとの間及びノードＣとノードＢとの間で一回ずつ使われ、ノードＢ及びノードＣにそれぞれ一回ずつ割り当てられたので、６番チャンネルに対するチャンネルノイズ予測値は、４となる。同じ方式で計算すれば、１番チャンネルは５、９番チャンネルは１、３番チャンネルは１のチャンネルノイズ予測値を有する。したがって、それらを合算して計算すれば、チャンネル集合[１，９]のチャンネルノイズ予測値は６、[３，６]のチャンネルノイズ予測値は５となり、チャンネルノイズ予測値が低いほどチャンネル環境が良いので、ノードＮは、５のチャンネルノイズ予測値を有するチャンネル集合[３，６]を選択し、３番及び６番チャンネルを無線インターフェースに割り当てる。

一方、チャンネルノイズ予測値は、ＭＰＲ ｓｅｌｅｃｔｏｒの数が多い隣接ノードが使用するチャンネルであるほど、さらに高く算出する方法も可能である。

図９は、本発明によるチャンネル変更コストを説明するための図である。

前述したように、全ての隣接ノードと通信できるチャンネル集合が有しうる最小チャンネル数が３個以上である場合、新規ノードは、チャンネル変更コストの低いチャンネルが含まれたチャンネル集合を選択して、そのチャンネル集合のチャンネルを無線インターフェースに割り当て、割り当てたチャンネルを使用しない隣接ノードにチャンネル変更を要請する。このような過程で必要なチャンネル変更コストは、隣接ノードが自体的に算出した後にＣＩＲパケットに含めて伝送する。

図９に示されたように、ノードＡは、チャンネル１番及び６番を使用中である。まず、６番チャンネルの場合、ノードＡとノードＥ以外のノードは使用していない。したがって、ノードＡが６番チャンネルを他のチャンネルに変更すれば、ノードＡ及びノードＢのみ使用中であるチャンネルを変更すればよいので、６番チャンネルに対するチャンネル変更コストは２となる。一方、１番チャンネルの場合には、ノードＡ−Ｂ間、Ｂ−Ｃ間、Ｃ−Ｄ間に使われているので、１番チャンネルのチャンネル変更コストは４となる。したがって、ノードＡが伝送するＣＩＲパケットには、このような過程によって算出された１番チャンネル及び６番チャンネルのチャンネル変更コストが記録される。前記したように、チャンネル変更コストを正確に算出するためには、あらゆるノードが全体ネットワークトポロジー及びチャンネルの使用現況を把握しなければならないが、このために前述したＴＣメッセージが使われるのである。

図１０は、本発明によって無線インターフェースにチャンネルを割り当てる方法の一実施形態を説明するためのネットワーク構造図である。

ノードＮは、初めて動作を開始して、スキャン手順を通じてノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを発見し、ビーコンパケット及びＣＩＲパケットの受信を通じてチャンネル情報を収集する。本実施形態において、ノードＮが全ての隣接ノードと通信できるチャンネル集合は、[１，４，９]、[１，４，２]、[２，３，４]などが存在する。しかしながら、本実施形態におけるノードＮは、２個の無線インターフェースを有するので、２個のチャンネルであらゆる隣接ノードと通信するためには、隣接ノードのうち一部に使用中であるチャンネルを変更することを要請しなければならない。

この過程で変更要請をするためのチャンネルの選択基準として前述したチャンネル変更コストが使われる。もし、３番チャンネルに対するチャンネル変更コストが最も低い値を有するならば、ノードＮは、３番チャンネルが割り当てられたノードＣにチャンネル変更を要請するＣＣＲパケットを伝送する。３番チャンネルが変更対象チャンネルとして選択されたので、ノードＮは、チャンネル集合のうち[２，３，４]を選択し、選択したチャンネル集合のチャンネルのうち３番チャンネルを除外した２番チャンネル及び４番チャンネルを無線インターフェースに割り当てる。

一方、チャンネル変更要請を受けたノードＣは、３番チャンネルの代わりにノードＮが選択した２番チャンネル及び４番チャンネルのうち一つを選択して割り当てなければならないが、この過程で前述したチャンネルノイズ予測値が選択のための基準情報として使われる。すなわち、ノードＣは、２番チャンネル及び４番チャンネルのうちチャンネルノイズ予測値が低く算出されたチャンネルを３番チャンネルの代わりに割り当てるが、ノードＮが両チャンネルのチャンネルノイズ予測値を算出して比較し、その値の低いチャンネル情報をＣＣＲパケットのＮｅｗ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールドに記録してノードＣに伝送すれば、これを受信したノードＣは、３番チャンネルの代わりに要請されたチャンネルに置き換える。

図１１は、本発明によるＣＣＲパケットのフォーマットを示した図である。

Ｔｙｐｅフィールド１１０は、パケットの種類を区別するための情報が記録され、Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓフィールド１２０には、ＣＣＲパケットを伝送するノードのネットワークアドレス情報、Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎフィールド１３０には、ＣＣＲパケットを受信するノードのネットワークアドレス情報が記録される。Ｏｌｄ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールド１４０には、変更する旧チャンネルの情報が、Ｎｅｗ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｎｕｍｂｅｒフィールド１５０には、旧チャンネルの代わりに割り当てられる新たなチャンネルの情報が記録される。

一方、前述した本発明の実施形態は、コンピュータで実行されうるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータで具現されうる。

前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体(例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等)、光学的な読み取り媒体(例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等)及びキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）のような保存媒体を含む。

これまで、本発明について、その望ましい実施形態を中心に述べた。当業者は、本発明が、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で、変形された形態に具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に表れており、それと同等な範囲内にあるあらゆる相違点は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

本発明は、ネットワーク関連の関連技術分野に好適に用いられる。

無線インターフェースにチャンネルを割り当てる従来の技術を説明するための図である。 本発明によるチャンネル割当方法を説明するための順序図である。 本発明によるチャンネル割当方法を行う装置の詳細構造を示した図である。 本発明によるビーコンパケットのフォーマットを示した図である。 本発明によるＣＩＱパケットのフォーマットを示した図である。 本発明によるＣＩＲパケットのフォーマットを示した図である。 本発明によるＴＣパケットのフォーマットを示した図である。 本発明によって無線インターフェースにチャンネルを割り当てる方法の一実施形態を説明するためのネットワーク構造図である。 本発明によるチャンネル変更コストを説明するための図である。 本発明によって無線インターフェースにチャンネルを割り当てる方法の一実施形態を説明するためのネットワーク構造図である。 本発明によるＣＣＲパケットのフォーマットを示した図である。

符号の説明

３００ 新規ノード
３０５ 無線インターフェース部
３１０ 受信部
３２０ チャンネル検索部
３３０ チャンネル割り当て部
３３１ チャンネル変更コスト比較部
３３２ チャンネルノイズ予測値算出部
３３５ チャンネル変更要請部
３４０ ＣＩＱパケット発生部
３４５ ビーコンパケット発生部
３５０ ＣＩＱパケット処理部
３５１ ＴＣメッセージ分析部
３５２ チャンネル変更コスト算出部
３５３ ＣＩＲパケット発生部

Claims (20)

1. 複数のチャンネルが存在する無線ネットワークで通信するために少なくとも一つの無線インターフェースを有する所定のノードにおけるチャンネル割当方法において、
   (ａ)前記所定のノードの隣接ノードによって割り当てられたチャンネル情報を含むチャンネル割り当て情報を受信する段階と、
   (ｂ)前記受信したチャンネル割り当て情報を参照して、前記隣接ノードのそれぞれに割り当てられた各チャンネルと少なくとも一つが共通するようにする最小のチャンネル数を有するチャンネル集合を検索する段階と、
   (ｃ)前記検索結果に基づいて、前記無線インターフェースにチャンネルを割り当てる段階とを含むことを特徴とする方法。
2. 前記(ｃ)段階は、
   前記検索結果、前記最小のチャンネル数が臨界数より多い場合、
   (ｃ１)前記検索結果で検索された一つまたは二つ以上のチャンネル集合の中、一つのチャンネル集合を選択する段階と、
   (ｃ２)前記選択されたチャンネル集合で少なくとも一つのチャンネルを選択して、前記無線インターフェースに割り当てる段階と、
   (ｃ３)前記無線インターフェースに割り当てられたチャンネルと共通しているチャンネルが一つも割り当てられていない隣接ノードに、使用中であるチャンネルを変更するように要請する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記(ｃ１)段階及び前記(ｃ２)段階での選択は、前記検索された一つまたは二つ以上のチャンネル集合に属するチャンネルに対する前記所定のノードにおけるチャンネル変更コストに基づいて行われ、
   所定のチャンネルに対する所定のノードにおける前記チャンネル変更コストは、前記所定のノードが使用中である前記所定のチャンネルを変更する場合に、前記所定のノードの隣接ノード及び前記所定のノードの隣接ノードを経由して前記所定のノードとリンクされるノードのうち、使用中であるチャンネルを変更しなければならないノード数に基づいて算出される情報であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記(ｃ)段階は、
   前記検索結果、前記最小のチャンネル数が臨界数以下であり、一つのチャンネル集合が検索された場合、
   前記検索されたチャンネル集合に属するチャンネルを前記無線インターフェースに割り当てることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記(ｃ)段階は、
   前記検索結果、前記最小のチャンネル数が臨界数以下であり、二つ以上のチャンネル集合が検索された場合、
   (ｃ４)前記チャンネル集合に属するチャンネル各々に対してチャンネルノイズ予測値を算出する段階と、
   (ｃ５)前記算出結果に基づいて前記チャンネル集合のうち一つを選択する段階と、
   (ｃ６)前記選択されたチャンネル集合のチャンネルを前記無線インターフェースに割り当てる段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 所定のチャンネルに対する前記チャンネルノイズ予測値は、前記所定のチャンネルが前記隣接ノード間で使われている頻度に基づいて算出されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 所定のチャンネルに対する前記チャンネルノイズ予測値は、前記所定のチャンネルが前記隣接ノードと、前記隣接ノードを経由して前記所定のノードとリンクされるノードとの間に使われている頻度に基づいて算出されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 所定のチャンネルに対する前記チャンネルノイズ予測値は、前記所定のチャンネルが前記隣接ノードに割り当てられた頻度に基づいて算出されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
9. 前記チャンネル変更コストは、前記隣接ノードから伝送されるパケットに含まれて受信されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
10. 前記チャンネル割り当て情報は、前記隣接ノードから周期的に伝送されるパケットに含まれて受信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 請求項１ないし請求項１０のうちいずれか一項に記載の方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
12. 複数のチャンネルが存在する無線ネットワークで通信するために少なくとも一つの無線インターフェースを有する所定のノードを具現した装置において、
    前記所定のノードの隣接ノードに割り当てられたチャンネル情報を含むチャンネル割り当て情報を受信する受信部と、
    前記チャンネル割り当て情報に基づいて、前記隣接ノードのそれぞれに割り当てられた各チャンネルと少なくとも一つが共通するようにする最小のチャンネル数を有するチャンネル集合を検索するチャンネル検索部と、
    前記チャンネル検索部の検索結果に基づいて、前記無線インターフェースにチャンネルを割り当てるチャンネル割り当て部とを備えることを特徴とする装置。
13. 前記チャンネル検索部で検索された前記最小のチャンネル数が臨界数より多い場合、前記検索された一つまたは二つ以上のチャンネル集合に属するあらゆるチャンネルのチャンネル変更コストを比較するチャンネル変更コスト比較部と、
    前記チャンネル割り当て部が前記無線インターフェースに割り当てたチャンネルでないチャンネルのみ割り当てられた隣接ノードに、使用中であるチャンネルを変更することを要請するチャンネル変更要請部とをさらに備え、
    前記チャンネル割り当て部は、前記チャンネル変更コスト比較部での比較結果に基づいて、前記検索された一つまたは二つ以上のチャンネル集合のうち一つの集合に属するチャンネルを選択して、前記無線インターフェースに割り当て、前記チャンネル変更コストは、前記隣接ノードが使用中であるチャンネルを変更する場合に要求されるコストの基準として使われる情報であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記チャンネル検索部で検索された前記最小のチャンネル数が臨界数以下であり、二つ以上のチャンネル集合が検索された場合、前記検索されたチャンネル集合それぞれのチャンネルに対して、前記所定のノードにおけるチャンネルノイズ予測値を算出するためのチャンネルノイズ予測値算出部をさらに備え、
    前記チャンネル割り当て部は、前記検索されたチャンネル集合のうち各チャンネル集合に属するチャンネルに対する前記チャンネルノイズ予測値の合算値の低いチャンネル集合のチャンネルを優先的に割り当てることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. 前記チャンネルノイズ予測値算出部は、所定のチャンネルが前記隣接ノードの間で使われている頻度が高いほど、前記所定のチャンネルに対する前記チャンネルノイズ予測値を高く算出することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記チャンネルノイズ予測値算出部は、所定のチャンネルが前記隣接ノードと、前記隣接ノードを経由して前記所定のノードとリンクされるノードとの間に使われている頻度が高いほど、前記所定のチャンネルに対するチャンネルノイズ予測値を高く算出することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 前記チャンネルノイズ予測値算出部は、所定のチャンネルが前記隣接ノードに割り当てられた頻度が高いほど、前記所定のチャンネルに対するチャンネルノイズ予測値を高く算出することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
18. 前記チャンネル割り当て部は、前記チャンネル検索部で検索された最小のチャンネル数が臨界数以下であり、一つのチャンネル集合が検索された場合、前記検索されたチャンネル集合のチャンネルを前記無線インターフェースに割り当てることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
19. 前記チャンネル変更コストは、前記所定のノードが使用中であるチャンネルを変更する場合、前記所定のノードの隣接ノード及び前記所定のノードの隣接ノードを経由して、前記所定のノードとリンクされるノードのうち、使用中であるチャンネルを変更しなければならないノード数に基づいて算出されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
20. 前記チャンネル変更コストは、前記隣接ノードから伝送されるパケットに含まれて受信されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。

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