JP5002828B2 - アドホックネットワークにおけるノード数の計数方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ノード数の計数方法に係り、特に、アドホックネットワークにおける無線ノード数の計数に好適な計数方法に関する。

アドホックネットワークは、固定的に設置されるルータ、ノード及び基地局などの予め用意される施設を用いることなく、可動性のあるノードの集まりのみで形成されるネットワークである。

非特許文献１，２には、ワイヤレス通信機能を備えた多数のセンサノードをアドホックに接続し、検知されたデータをマルチホップで送信するセンサネットワークが開示されている。このようなセンサネットワークによれば、一つ一つのセンサノードの消費電力を抑えながら、数kmにも及ぶ伝送が実現可能になる。

特許文献１には、回転飲食台を設置した飲食店において、商品皿に取り付けられた無線ノードを正確に計数するために、積層された寿司皿の積層高を測定し、各寿司皿の寸法でこの計測された距離を除することによって、積層された寿司皿の枚数を求め、この結果求められた枚数と、読み取った無線ノードの総和とを比較することにより計数が正しく行われたことを確認するシステムが開示されている。
Charles E. Perkins, Jari T. Malinen, Ryuji Wakikawa, Elizabeth M. Belding-Royer and Yuan Sun,"IP Address Autoconfiguration for Ad Hoc Networks", draft-ietf-manet-autoconf-01.txt, November 2001. Hongbo Zhou, Lionel M. Ni and Matt W. Mutka, "Prophet Address Allocation for Large Scale MANETs", INFOCOM2003. 特開２００１−２０２４８１号公報

アドホックネットワークでは、ネットワーク内の無線ノード数を計数したい要望がある。しかしながら、アドホックネットワークでは無線ノードが頻繁に移動し、ネットワーク構成が動的に変化するために、無線ノードのノード数を重複無く正確に計数する方法が確立されていなかった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、アドホックネットワークのノード数を重複無く計数できるノード数の計数方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、アドホックネットワークにおけるノード数の計数方法において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。

(1)ノード数を問い合わせる要求元ノードが、自ノードに固有の要求元IDを含む計数要求メッセージを隣接ノードへ送信する手順と、計数要求メッセージを受信した各被要求ノードが、当該計数要求メッセージを隣接ノードへ転送し、その経路情報を経路表へ登録する手順と、前記各被要求ノードが、前記要求元ノードを宛先とする計数応答メッセージを受信する手順と、前記各被要求ノードが、受信した各計数応答メッセージに登録されている総計数値、および計数されたノードに固有のIDが登録されたノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して、前記総計数値およびノードIDリストを更新する手順と、前記各被要求ノードが、前記更新された総計数値およびノードIDリストを含む計数応答メッセージを、前記経路表に基づいて前記要求元ノードへ送信する手順と、前記要求元ノードが、自ノードを宛先とする計数応答メッセージを受信する手順と、前記要求元ノードが、受信した各計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して、前記総計数値およびノードIDリストを更新する手順と、前記要求元ノードが、前記更新された総計数値およびノードIDリストに基づいて、ノードの重複が排除された総計数値を計算する手順とを含むことを特徴とする。

(2)計数要求メッセージおよび計数応答メッセージが、今回の問い合わせに固有の問い合わせIDを含み、前記各被要求ノードおよび要求元ノードは、問い合わせIDが同一の計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合することを特徴とする。

(3)計数要求メッセージが、計数対象ノードの属性を特定する問い合わせ属性を含み、要求元ノードおよび各被要求ノードは、自ノードが前記問い合わせ属性の範疇であるか否かを判定する手順を含み、自ノードが前記問い合わせ属性の範疇である要求元ノードおよび被要求ノードは、各計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して、前記総計数値およびノードIDリストを更新し、自ノードが前記問い合わせ属性の範疇ではない要求元ノードおよび被要求ノードは、各計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合して、前記総計数値およびノードIDリストを更新することを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。

(1)計数の要求元ノードから送信された計数要求メッセージを他の被要求ノードが中継し、各被要求ノードが下流側の被要求ノードから受信した計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して上流側のノードへ転送し、要求元ノードではノードIDリストを参照して重複計数を判定し、重複した値を総計数値から減じるので、重複のない正確な計数が可能になる。

(2)計数応答メッセージに、今回の問い合わせに固有の問い合わせIDが登録されているので、問い合わせだ連続して行われる場合でも、問い合わせごとに計数を行えるようになる。

(3)計数応答メッセージに、計数対象ノードの属性を特定する問い合わせ属性が登録されており、この計数応答メッセージを受信した被要求ノードでは、自ノードが問い合わせ属性の範疇である場合のみ自ノードを計数値に反映させるので、属性ごとの計数が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明のノード計数方法が適用されるアドホックネットワークの構成を示した図であり、ここでは、９個の無線ノード（要求元ノードおよび被要求ノード＃１〜＃８）でアドホックネットワークが構成されている場合を例にして説明する。

図２は、本発明に係るノード計数方法の手順を示したフローチャートであり、アドホックネットワークを構成する全ての無線ノードにおいて自律分散的に実行される。

ステップＳ１では、計数要求が発生したか否かが判定され、計数要求が発生すればステップＳ２の計数要求送信処理へ進み、計数要求が発生していなければステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、前記計数要求送信処理（ステップＳ２）を実行した隣接ノードから送信される計数要求メッセージを受信したか否かが判定され、計数要求メッセージを受信するとステップＳ４の計数要求受信処理へ進み、計数要求メッセージを受信していなければ前記ステップＳ１へ戻る。本実施形態では、計数要求が発生した要求元ノードにおいて前記数要求送信処理（ステップＳ２）が実行され、他の被要求ノード＃１〜＃８では前記計数要求受信処理（ステップＳ４）が実行される。

図３は、前記ステップＳ２で実行される計数要求送信処理の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ１１では、計数要求と共に指示される問い合わせ属性が受け付けられる。問い合わせ属性とは計数対象となるノードの属性（条件）であり、例えば、バッテリの充電残量が少ないノードの個数を計数するのであれば、バッテリ残量が所定の基準残量を下回っていることが問い合わせ属性となる。なお、問い合わせ属性は一つに限らず、複数の属性の論理和や論理積であっても良い。

ステップＳ１２では、要求元ノードから見て自ノードよりも下流側のノード総数を計数する総計数値ΣNがリセットされる。ステップＳ１３では、自ノードが前記問い合わせ属性の範疇であるか否かが判定される。問い合わせ属性の範疇であれば、ステップＳ１４において前記総計数値ΣNが自ノード分の「１」だけインクリメントされ、さらに計数済みノードのノードIDが記憶されるノードIDリストに自ノードIDが登録される。

ステップＳ１５では経路表が参照され、有効な隣接ノードが登録されているか否かに基づいて有効経路の有無が判定される。有効な経路があればステップＳ１６へ進み、今回の計数要求メッセージに固有の問い合わせIDが設定される。ステップＳ１７では、図５に一例を示したように、要求元となる自ノードID、前記問い合わせID、問い合わせ属性および後述するガードタイム等が登録された計数要求メッセージが生成され、ステップＳ１８において隣接ノードへ転送される。本実施形態では、要求元ノードから送信された計数要求メッセージは隣接するノード＃１，＃７へ送信され、この計数要求メッセージを前記図２のステップＳ３で受信した隣接ノード＃１，＃７では、ステップＳ４において計数要求受信処理が実行される。

図４は、前記計数要求受信処理の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ３０では、受信した計数要求メッセージから当該メッセージに固有の問い合わせID、要求元ID、問い合わせ属性およびガードタイムが抽出される。ステップＳ３１では、計数要求メッセージを転送してきた隣接ノードが、要求元ノードを宛先とする経路表に次ホップノードとして更新登録される。ステップＳ３２では、要求元ノードから見て自ノードよりも下流側のノード総数を計数する総計数値ΣNがリセットされる。ステップＳ３３では、自ノードが前記問い合わせ属性の範疇であるか否かが判定され、範疇であれば、ステップＳ３４において前記総計数値ΣNが自ノード分の「１」だけインクリメントされ、さらに計数済みノードのノードIDが記憶されるノードIDリストに自ノードIDが登録される。

ステップＳ３５では経路表が参照され、有効な隣接ノードが登録されているか否かに基づいて有効経路の有無が判定される。本実施形態であれば、ノード＃７では有効経路が無いので、後述するステップＳ４３へジャンプする。これに対して、ノード＃１ではノード＃８へ至る経路、ノード＃２へ至る経路およびノード＃５へ至る経路が有効経路なのでステップＳ３６へ進み、前記受信した計数要求メッセージが隣接ノード＃２，＃５，＃８へ転送される。この計数要求メッセージを受信した各隣接ノード＃２，＃５，＃８でも同様に、当該計数要求受信処理が自律分散的に実行される。

ステップＳ３７では、前記計数要求メッセージの転送先から計数応答メッセージを受信したか否かが判定され、受信されればステップＳ３８へ進む。ステップＳ３８では、受信した計数応答メッセージに登録されてる総計数値nおよび当該n個分のノードIDが登録されているノードIDリストが抽出される。ステップＳ３９では、前記抽出された総計数値nが前記総計数値ΣNに加算され、さらに抽出されたノードIDリストに登録されていたn個のノードIDが、自ノードのノードIDリストに追加登録される。

その後は、ステップＳ４０において全ての経路から計数応答メッセージを受信できたことが検知されるか、あるいはステップＳ４１において所定のガードタイムの経過が検知されるまでは、ステップＳ３７へ戻って計数応答メッセージの受信処理が繰り返される。全ての経路から計数応答メッセージの受信を完了するか、あるいはガードタイムの経過が検知されるとステップＳ４２へ進む。

ステップＳ４２では、重複削除処理が実行され、前記ノードIDリストに同一のノードIDが重複登録されていると、そのうちの一つのみを残して他のノードIDが削除される。そして、削除したノードIDの個数を前記総計数値ΣNから減じて総計数値nが求められる。ステップＳ４３では、図６に一例を示したように、今回の問い合わせID、総計数値n、前記ノードIDリストおよび各種のオプションを含む計数応答メッセージが生成され、ステップＳ４４において上位側のノードへ転送される。前記オプションには、例えば前記ステップＳ４０において、全ての経路から計数応答メッセージを受信できたか否かの情報等を登録することができる。

図１に示したネットワーク構成であれば、ノード＃２は３つのノード＃３，＃４，＃８から総計数値nおよびノードIDリストを受信するので、ノード＃２からノード＃１へ転送される計数応答メッセージには、自ノード分を含めて総計数値n＝４およびノードIDリスト（＃２，＃３，＃４，＃８）が登録されている。同様に、ノード＃５はノード＃６から総計数値n＝１およびノードIDリスト（＃６）を受信するので、ノード＃５からノード＃１へ転送される計数応答メッセージには、自ノード分を含めて総計数値n＝２およびノードIDリスト（＃５，＃６）が登録されている。同様に、ノード＃８からノード＃１へ転送される計数応答メッセージには、自ノード分を含めて下流側計数値n＝１およびノードIDリスト（＃８）が登録されている。

したがって、ノード＃１が受信する各計数応答メッセージに登録されている総計数値nを統合すると、その値は「７」となるが、ノードIDリストではノード＃８が重複登録されているので、総計数値nは「６」に修正される。したがって、ノード＃１から要求元ノードへ転送される計数応答メッセージには、自ノード分を含めて総計数値n＝７およびノードIDリスト（＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６，＃８）が登録されている。

図３へ戻り、要求元ノードはステップＳ１９において、隣接ノードから前記計数要求メッセージを受信するとステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、受信した計数応答メッセージに登録されてる総計数値nおよびノードIDリストが抽出される。ステップＳ２１では、前記抽出された総計数値nが前記総計数値ΣNに加算され、さらに前記ノードIDリストに登録されていたn個分のノードIDが自ノードのノードIDリストに追加登録される。

その後は、ステップＳ２２において全ての経路から計数応答メッセージを受信できたことが検知されるか、あるいはステップＳ２３において所定のガードタイムの経過が検知されるまでは、ステップＳ１９へ戻って計数応答メッセージの受信処理が繰り返される。全ての経路からの計数応答メッセージの受信を完了するか、あるいはガードタイムの経過が検知されるとステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４では、重複削除処理が実行され、前記ノードIDリストに同一のノードIDが重複登録されていると、そのうちの一つのみを残して他のノードIDが削除される。そして、削除したノードIDの個数が前記総計数値ΣNから減じられる。ステップＳ２５では、前記総計数値n、および前記ノードIDリストに登録されている全てのノードIDが計数結果として出力される。

本発明が適用されるアドホックネットワークの構成を示した図である。 本発明に係るノード計数方法の手順を示したフローチャートである。 計数要求送信処理の手順を示したフローチャートである。 計数要求受信処理の手順を示したフローチャートである。 計数要求メッセージの構成を示した図である。 計数応答メッセージの構成を示した図である。

符号の説明

＃１〜＃８…無線ノード

Claims (4)

1. アドホックネットワークにおけるノード数の計数方法において、
   ノード数を問い合わせる要求元ノードが、自ノードに固有の要求元IDを含む計数要求メッセージを隣接ノードへ送信する手順と、
   前記計数要求メッセージを受信した各被要求ノードが、当該計数要求メッセージを隣接ノードへ転送し、その経路情報を経路表へ登録する手順と、
   前記各被要求ノードが、前記要求元ノードを宛先とする計数応答メッセージを受信する手順と、
   前記各被要求ノードが、受信した各計数応答メッセージに登録されている総計数値、および計数されたノードに固有のIDが登録されたノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して、前記総計数値およびノードIDリストを更新する手順と、
   前記各被要求ノードが、前記更新された総計数値およびノードIDリストを含む計数応答メッセージを、前記経路表に基づいて前記要求元ノードへ送信する手順と、
   前記要求元ノードが、自ノードを宛先とする計数応答メッセージを受信する手順と、
   前記要求元ノードが、受信した各計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して、前記総計数値およびノードIDリストを更新する手順と、
   前記要求元ノードが、前記更新された総計数値およびノードIDリストに基づいて、ノードの重複が排除された総計数値を計算する手順とを含むことを特徴とするアドホックネットワークにおけるノード数の計数方法。
2. 前記計数要求メッセージおよび計数応答メッセージが、今回の問い合わせに固有の問い合わせIDを含み、
   前記各被要求ノードおよび要求元ノードは、前記問い合わせIDが同一の計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合することを特徴とする請求項１に記載のアドホックネットワークにおけるノード数の計数方法。
3. 前記計数要求メッセージが、計数対象ノードの属性を特定する問い合わせ属性を含み、
   前記要求元ノードおよび各被要求ノードは、自ノードが前記問い合わせ属性の範疇であるか否かを判定する手順を含み、
   自ノードが前記問い合わせ属性の範疇である要求元ノードおよび被要求ノードは、各計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合し、さらに自ノード分を追加して、前記総計数値およびノードIDリストを更新し、
   自ノードが前記問い合わせ属性の範疇ではない要求元ノードおよび被要求ノードは、各計数応答メッセージに登録されている総計数値およびノードIDリストを統合して、前記総計数値およびノードIDリストを更新することを特徴とする請求項１または２に記載のアドホックネットワークにおけるノード数の計数方法。
4. 前記各被要求ノードが、前記更新された総計数値およびノードIDリストに基づいて、ノードの重複が排除された総計数値を計算する手順を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアドホックネットワークにおけるノード数の計数方法。

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