JP5021757B2 - メッシュ型無線通信網において双方向のデータ伝送経路を確立するための方法 - Google Patents

メッシュ型無線通信網において双方向のデータ伝送経路を確立するための方法 Download PDF

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Description

本発明は通信技術分野に属し、メッシュ型無線通信網において双方向のデータ伝送経路を確立するための方法に関する。
本発明はまた、前記方法を実施するのに適したメッシュ型無線通信網にも関する。
無線WLAN通信網(WLAN=Wireless Local Area Network)では90年代初頭から、電気電子学会(IEEE)によって標準規格群IEEE802.11の枠内で、種々の標準規格が多数公開されており、これらの標準規格では、急激に進歩する技術開発を基礎として通信網の特定の特性が拘束力をもって規定されており、たとえば伝送レート、周波数領域、変調方式、チャネル数および暗号化等が拘束力をもって規定されている。
このような従来の標準規格では、WLAN通信システムの最小単位は、アクセスポイントが複数の端末機器とデータを交換することができる無線セルである。複数の無線セルを相互に接続するためには、アクセスポイント間のケーブル接続が使用される。
IEEE802.11sとも称され2009年に効力を有する標準規格として公開される予定である標準規格群IEEE802.11内の最新の開発により、ネットワークノード間の無線通信が標準化される。IEEE802.11sでは、MP(MP=Mesh Point)と省略されるいわゆるメッシュポイントであるネットワークノードは、無線データ伝送のためのルータとして使用される。これにより、メッシュ型の無線アドホック無線網(メッシュ網)が形成される。
通信網では一般的にプロアクティブ方式、リアクティブ方式またはハイブリッド方式のルーティングプロトコルを実施することができる。
プロアクティブルーティングプロトコルによる通信網では、ソースノードとターゲットノードとの間のデータ伝送経路はデータ伝送時にすでに設けられ、このことによって迅速なデータ交換を行うことができるが、とりわけ、リソースが予約されてしまいデータ交換に使用できなくなってしまうという欠点がある。リアクティブルーティングプロトコルの場合、ソースノードとターゲットノードとの間のデータ伝送経路は要求があった場合に初めて確立される。このことはリソースの点では比較的有利であるが、データ伝送経路を形成する際の潜伏時間に繋がってしまう。
プロアクティブルーティングプロトコルおよびリアクティブルーティングプロトコルの利点を活用するため、IEEE802.11s標準規格に準ずる無線通信網に対し、ソースノードとターゲットノードとの間のデータ伝送経路を選択するために、HWMP(HWMP=Hybrid Wireless Mesh Protocol)という名称のハイブリッドルーティングプロトコルが設けられている。HWMPでは、ネットワークの物理トポロジ上に、1つまたは複数のルーティングツリーの形態の論理トポロジを確立することができる。ルーティングツリーを確立および更新するために、ルートMPは周期的な時間間隔で、ルーティング問い合わせメッセージをブロードキャスト方式で他のMPへ送信する。このルーティング問い合わせメッセージは、「プロアクティブ経路要求」、略してプロアクティブPREQ(PREQ=Path Request)と称される。MPはPREQを受信し、相応の経路データをルーティングテーブルに入力することにより、MPから送信側のルートMPまでの単方向のデータ伝送経路を形成する。ローカルのルーティングツリーを形成するためのルーティングメッセージの数を可能な限り少なく抑えるために、プロアクティブPREQにおいて、ルーティング応答メッセージPREP(PREP=Path Reply)に対するいわゆるプロアクティブPREPフラグを消去することができる。すなわち、MPはプロアクティブPREQを受信し、MPからルートMPまでのデータ伝送のための往路を形成するが、ルーティング応答メッセージ(PREP)をルートMPへ送信しないので、ルートMPからMPまでのデータ伝送のための復路は確立されない。
ルーティングツリーのルートMPとMPとの間のデータフローはしばしば双方向であることが多いので、HWMPにおいて、データ通信の開始時、すなわち最初のデータパケットがMPからルートMPへ未だ送信される前に、ルーティング応答メッセージ(PREP)をMPからルートMPへ送信することにより、ルートMPから、PREPを送信するMPまで単方向の復路が確立されるようにすることができる。
ルートMPから周期的に送信されるPREQによって、MPからルートMPまでの単方向のデータ伝送経路(往路)が周期的に更新されることにより、ルーティングツリーの単方向の往路を、メッシュネットワーク内の変化する条件に適合することができる。とりわけ、メッシュネットワークに新規に追加されたMPをルーティングツリーに組み込むか、またはたとえば、データリンクの欠落によって機能不能になったデータ伝送経路を変化することができる。
しかし、ルートMPからMPまでの復路は更新されず、データ通信の最初のデータパケットの送信前に1つのMPからPREPが送信されることによって確立されたときと同様に維持されるので、接続が変化せずにリンクメトリクスが変化した場合にルートMPとMPとの間の往路と復路とが異なり、データパケットは往路上では(更新された)より有利な経路をとり、復路上では(未更新の)比較的有利でない経路をとってしまう。ルートMPとMPとの間のデータ伝送経路においてデータリンクが欠落すると、周期的に送信されるPREQによってルートMPとMPとの間に択一的な往路が確立されるのに対し、更新されない復路上ではデータ伝送を行えなくなってしまう。この場合、HWMPではAODV(AODV=Ad hoc On demand Distance Vector)を基礎とする標準的なメカニズムが使用される。このことは、ルートMPからMPまでのデータパケットの伝送開始までの潜伏時間が比較的長くなってしまうことに繋がる。
それに対して本発明の課題は、メッシュ型無線通信網において双方向のデータ伝送経路を確立するための方法において、上記の欠点を回避することができる方法を提供することである。
前記課題は本発明では、請求項1の構成を備えた、メッシュ型無線通信網における双方向のデータ伝送経路の確立方法によって解決される。本発明の有利な実施形態が従属請求項の特徴として挙げられている。
本発明では、メッシュ型無線パケット交換(アドホック)通信網において双方向のデータ伝送経路を確立するための方法であって、該双方向のデータ伝送経路の物理的トポロジ上に、少なくとも1つのツリー状構造(「ルーティングツリー」)を有する論理トポロジがプロアクティブに確立されるかないしは確立されている方法を提供する。こうするためには、ルートネットワークノードとしてルーティングツリーに使用される通信網のネットワークノードまでの最初の単方向のデータ伝送経路を確立するために、該ルートネットワークノードが周期的な時間間隔で、RAN(RAN=Routing-Anfrage-Nachricht)と省略されるルーティング問い合わせメッセージを生成して該通信網のネットワークノードへ送信する。こうするために、RANをネットワークノードが受信した場合に、該RANを受信する側の通信網のネットワークノードのルーティングテーブル(フォワーディングテーブル)内においてターゲットネットワークノード(ルートネットワークノード)に対し、ターゲットネットワークノードまでの経路メトリクスと次のホップ(すなわち、RANを受け取ったネットワークノードであるターゲットネットワークノードまでの経路上で次のネットワークノード)を含むエントリを加えるかまたは更新する。さらに、たとえばホップカウントをルーティングテーブルに格納することもできる。ルーティングツリーの確立方法はとりわけ、ハイブリッドルーティングプロトコルHWMPで実施されるプロシージャを基礎とすることができる。とりわけルーティング問い合わせメッセージ(RAN)は、前記ハイブリッドルーティングプロトコルHWMPに準ずるプロアクティブ経路要求(PREQ)とすることができる。
ルーティングツリーのネットワークノードにおいて、ルーティング応答メッセージの送信を制御するために、2つの異なる状態に移行することができる第1のフラグが設定される。ルーティングツリーのネットワークノードの第1のフラグが、選択可能な第1の状態に移行されている場合、このネットワークノードはルートネットワークノードからルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を受信すると、RWN(RWN=Routing-Antwort-Nachricht)と省略されるルーティング応答メッセージを生成し、最初の単方向のデータ伝送経路に含まれるネットワークノードを介して該ルーティング応答メッセージを該ルートネットワークノードへ送信する。ルーティングツリーのネットワークノードの第1のフラグが第2の状態に移行されている場合、該ネットワークノードはルートネットワークノードからRANを受信した場合にRWNを生成しない。このようなRWNにより、ルートネットワークノードから、RWNを生成するネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路が設定される。さらに、RWNをネットワークノードが受信した場合、ルーティングテーブル(フォワーディングテーブル)内においてRWNを生成したネットワークノードに対し、RWNを生成したネットワークノードまでの経路上の経路メトリクスと次のホップ(すなわち、RWNを受け取りRWNを生成したネットワークノードまでの経路上の次のネットワークノード)とを含むエントリを加えるかまたは更新することができる。さらに、ホップカウントをルーティングテーブルに格納することができる。とりわけルーティング応答メッセージ(RWN)は、前記ハイブリッドルーティングプロトコルHWMPに準ずる経路応答(PREP)とすることができる。ルートネットワークノードはこのルーティング応答メッセージ(RWN)を受信し、該ルートネットワークノードから、該RWNを生成したネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を確立する。このことによって、ルートネットワークノードと、前記RWNを生成した前記ネットワークノードとの間に、双方向のデータ伝送経路が確立される。
通信網内では、データパケットは1つのネットワークノードから別のネットワークノードへ同一の層(OSIモデル)で伝送される。この層はとりわけ第2層または第3層である。
本発明による方法によって有利には、実際にデータパケットがデータ伝送経路上で輸送される場合にのみ、ルーティングツリーのルートネットワークノードとネットワークノードとの間に双方向のデータ伝送経路を確立する。このことによって、ルーティングメッセージの数は比較的少数になる。さらに、ネットワークノードからルートネットワークノードまでの往路の他に、ルートネットワークノードからネットワークノードまでの復路も更新することにより、ルートネットワークノードとネットワークノードとの間にデータパケットの伝送のために更新された双方向のデータ伝送経路を使用できるようにし、経路メトリクスの変化によるデータ伝送経路の変化にしろデータリンクの欠落によるデータ伝送経路の変化にしろ、データ伝送経路の変化に対して迅速に応答できるようにする。
第1のフラグは第1の状態ではたとえば「設定」され、すなわち「オン」状態または「1」にされ、第2の状態では「消去」される。すなわち「オフ」状態ないしは「0」にされる。また、第1の状態では第1のフラグを「オフ」状態にし、第2の状態では「オン」状態にすることもできる。
本発明による方法の有利な実施形態では、ルーティングツリーのネットワークノードがルートネットワークノードまでのデータ伝送経路上で通信網の最初のネットワークノード(「ソースネットワークノード」)として、ルートネットワークノード(「ターゲットネットワークノード」)へ伝送するためのデータパケットを受け取った場合に、該ネットワークノードの第1のフラグを第1の状態に移行する。この場合、このネットワークノードは、通信網内でデータパケットの伝送が行われる層より上位の層(OSIモデル)からデータパケットを受け取る。このことにより、要求された場合にルートネットワークノードからネットワークノードまでの双方向のデータ伝送経路を確立することを、特に簡単に実現することができる。
本発明による方法の別の有利な実施形態では、ルーティング応答メッセージ(RWN)がルートネットワークノードへ送信された直後にネットワークノードの第1のフラグを第2の状態に移行する。このことは、ルーティングプロトコルのシーケンスに対応するという利点を有する。さらに、タイマを必要としない。
本発明の方法の別の有利な実施形態では、ソースネットワークノードとしてネットワークノードによって送信されるデータパケット(該ネットワークノードがルートネットワークノードまでのデータ伝送経路上で通信網の最初のネットワークノードとして受け取ったパケット)がターゲットネットワークノードであるルートネットワークノードへ送信されると同時に開始する選択可能な第1の期間の経過後に初めて、ネットワークノードの第1のフラグを第2の状態に移行する。この第1の期間は、ネットワークノードがソースネットワークノードでありかつルートネットワークノードがターゲットネットワークノードであるデータパケットが送信されるごとに、選択可能な期間の開始値にリセットされる。本発明による方法のこのような実施形態は、特に簡単に実施することができる。
本発明の方法の別の有利な実施形態では、ネットワークノードがソースネットワークノードとして、(該ネットワークノードがルートネットワークノードまでのデータ伝送経路上で通信網の最初のネットワークノードとして該ルートネットワークノードへ送信するために受け取った)データパケットを受信し、データパケットの受信直前のある程度の第2の期間にわたってソースネットワークノードとしてデータパケットを受け取らなかった場合(すなわち、通信網の最初のネットワークノードであるルートネットワークノードへ送信するためのデータパケットを、ルートネットワークノードまでのデータ伝送経路上で通信網の最初のネットワークノードとして受け取らなかった場合)、該ネットワークノードはルーティング応答メッセージ(RWN)を生成して該ルートネットワークノードへ送信する。このことによって有利には、データ通信が開始する毎に、ルートネットワークノードと前記ネットワークノードとの間に双方向のデータ伝送経路を確立することができる。
とりわけ本発明による方法の上記で最後に挙げられた実施形態では、ネットワークノードにおいて2つの異なる状態に移行可能であり設定された第2のフラグが、選択可能な第2の状態に移行されている場合に、該ネットワークノードはルーティング応答メッセージ(RWN)を生成してルートネットワークノードへ送信することができる。このことにより、本発明による方法を特に簡単に実施することができる。
第2のフラグは第1の状態ではたとえば「設定」され、すなわち「オン」状態または「1」にされ、第2の状態では「消去」される。すなわち「オフ」状態ないしは「0」にされる。また、第1の状態では第2のフラグを「オフ」状態にし、第2の状態では「オン」状態にすることもできる。
本発明による方法の別の実施形態では、データパケットがデータ通信の最初のデータパケットである場合、ネットワークノードがルーティング応答メッセージ(RWN)をデータ通信の最初のデータパケット(D1)の前にルートネットワークノードへ送信した場合に、該ネットワークノードの第1のフラグを第1の状態に移行することができる。このデータパケットがデータ通信の最初のデータパケットであることはたとえば、第2のフラグが第2の状態に移行されていることによって識別することができる。しかしこのことによって、問い合わせなければならない条件が追加されてしまう。
本発明による方法の別の実施形態では、ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)がルートネットワークノードで受信された直後にルーティング応答メッセージ(RWN)を送信する。この実施形態に対する本発明の方法の択一的な実施形態では、ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)がルートネットワークノード(R)で受信された後に時間的に遅延してルーティング応答メッセージ(RWN)を送信する。本発明では、後者の択一的な実施形態が有利である。というのもこの実施形態は、RWNの送信後により良好な経路メトリクスの別のルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を受信する確率が低減されるのでルーティングメッセージの数を低減できるという利点を有するからである。
本発明の方法の別の有利な実施形態では、ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路のライフタイムを符号表示するルーティング応答メッセージ(RWN)のライフタイムパラメータが、受信されたルーティング問い合わせメッセージ(RAN)に含まれる次のようなライフタイムパラメータ、すなわちルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路のライフタイムを符号表示するライフタイムパラメータに設定される。このことによって有利には、ルートネットワークノードとネットワークノードとの間の双方向のデータ伝送経路の往復路のライフタイムを等しくすることができる。
本発明はさらに、上記のようなメッシュ型無線パケット交換通信網において双方向のデータ伝送経路を確立する方法であって、とりわけ上記の方法と組み合わせ可能な方法に関する。この方法では、第1のフラグが選択可能な第1の状態に移行されている場合、ルートネットワークノードまでの最初の単方向のデータ伝送経路の変化が検出されると、ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング応答メッセージ(RWN)をルートネットワークノードへ送信することにより、ルートネットワークノードとネットワークノードとの間に双方向のデータ伝送経路を確立する。
本発明はさらに、上記の方法を実施できるように構成された上記のメッシュ型無線パケット交換(アドホック)通信網にも及ぶ。
さらに本発明は、上記のような機械読み取り可能なプログラムコードが実行される、上記のメッシュ型無線パケット交換(アドホック)通信網のネットワークノードにも及ぶ。
また本発明は、上記の機械読み取り可能なプログラムコードが記憶された記憶媒体にも及ぶ。
以下で、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。ここでは、添付図面を参照する。
ルーティングツリーが確立された本発明のメッシュ型無線通信網の1つの実施例を示す概略図である。 図1の通信網内におけるソースネットワークノードとしてのデータパケットD1の転送と、非ソースネットワークノードとしてのデータパケットD2の転送とを示す概略図である。 図1の通信網内のネットワークノードで実施される、本発明の方法の1つの実施例を示す概略図である。 図1の通信網内のネットワークノードで実施される、本発明の方法の別の実施例を示す概略図である。
図1に、本発明のメッシュ型無線パケット交換アドホック通信網(メッシュネットワーク)の実施例が示されている。このメッシュネットワークは、複数の‐ここではたとえば8つの‐ネットワークノード(Mesh Point)R,M1,M2・・・M7を含み、これらのネットワークノードは14個の物理的なポイント・トゥ・ポイント無線データリンクL1,L2・・・L14を介して相互にメッシュ形に接続されている。たとえばルートネットワークノードRは、第1のデータリンクL1を介して第3のネットワークノードM3にデータ技術的に無線接続されており、第3のデータリンクL3を介して第2のネットワークノードM2にデータ技術的に無線接続されており、第6のデータリンクL6を介して第1のネットワークノードM1にデータ技術的に無線接続されている。
さらにたとえば、第2のネットワークノードM2は第8のデータリンクL8を介して第3のネットワークノードM3にデータ技術的に接続されている。データリンクおよびネットワークノードに関する他のすべての規定も同様に解すべきである。
図1のメッシュネットワーク内では、ルートノードであるルートネットワークノードRからすべてのネットワークノードM1,M2・・・M7までプロアクティブルーティングツリーが確立されており、該ルーティングツリーに所属するデータリンク、すなわち第1のデータリンクL1,第3のデータリンクL3,第6のデータリンクL6,第2のデータリンクL2,第4のデータリンクL4,第5のデータリンクL5および第7のデータリンクL7は、図1では太い実線によって示されており、該ルーティングツリーに所属しない他のデータリンクは、細い破線によって示されている。
ルーティングツリーの確立は、たとえばIEEE802.11s標準規格のルーティングプロトコルHWMPで設けられるような距離ベクトルとリンクステートプロトコルとを使用する標準メカニズムに基づいて行われる。したがって、ルートネットワークノードRはルーティング問い合わせメッセージ(RAN)をブロードキャスト方式で周期的に通信網のすべてのネットワークノードM1,M2・・・M7へ送信する。このルーティング問い合わせメッセージ(RAN)は、ルートネットワークノードまでのデータ伝送経路を指定し、ネットワークノードM1,M2・・・M7のルーティングテーブルを更新するために使用される。このことによって、ネットワークノードM1,M2・・・M7からルートネットワークノードRまで有効データパケットを伝送するためにそれぞれ単方向のデータ伝送経路が確立される。たとえば、第7のネットワークノードM7から第2のデータリンクL2と第1のデータリンクL1を介して第3のネットワークノードM3を中継してルートネットワークノードRまでの単方向のデータ伝送経路がプロアクティブに確立される。さらにたとえば、第5のネットワークノードM5から第5のデータリンクL5と第3のデータリンクL3を介して第2のネットワークノードM2を中継してルートネットワークノードRまでの単方向のデータ伝送経路がプロアクティブに確立される。ネットワークノードM1,M2・・・M7からルートネットワークノードRまでの他のすべてのプロアクティブに確立される単方向のデータ伝送経路も同様に解すべきである。
ネットワークノードM1,M2・・・M7において第1のフラグとしてそれぞれRWN応答フラグが設定される。このRWN応答フラグは、セットするか("1")または消去する("0")ことができる。
ネットワークノードM1,M2・・・M7ではさらに、第2のフラグとしてそれぞれRWN送信済みフラグが設定される。このRWN送信済みフラグは、セットするか("1")または消去する("0")ことができる。
ネットワークノードM1,M2・・・M7においてRWN応答フラグが設定されており、該ネットワークノードが、ルートネットワークノードRから周期的に送信されるRANを受け取った場合、該ネットワークノードは応答メッセージ(RWN)をルートネットワークノードRへ送信することにより、(有効)データパケットをルートネットワークノードRから該ネットワークノードまで伝送するための復路が確立される。ネットワークノードM1,M2・・・M7においてRWN応答フラグが設定されており、該ネットワークノードが、たとえばデータリンクが欠落することを表すエラーメッセージによって、該ネットワークノードからルートネットワークノードまでのデータ伝送経路が変化したことを検出した場合も、該ネットワークノードは応答メッセージRWNをルートネットワークノードRへ送信することにより、ルートネットワークノードRから該ネットワークノードまで(有効)データパケットを伝送するための復路が確立される。RWNは、たとえばIEEE802.11s標準規格のルーティングプロトコルHWMPで設けられるようなメッセージであるが、データ通信開始前だけ、すなわち最初のデータパケットの送信前だけ送信される。
ネットワークノードM1,M2・・・M7においてRWN応答フラグを設定または消去するために重要なのは、通信網内でネットワークノード間でデータパケットを伝送するのに使用される無線メッシュネットワーク層内で上位の層からネットワークノードM1,M2・・・M7がデータパケットを受信したか、または、ネットワークノードがデータパケットを別のネットワークノードから受信しただけであるかである。
図2を参照してこのことを詳細に説明する。図2では、ネットワークノードがソースネットワークノードであるデータパケットをデータパケット"D1"と称し、ネットワークノードがソースネットワークノードでないデータパケットをデータパケット"D2"と称する。データパケットD1は、たとえばアプリケーション、インターネットプロトコル層またはIEEE802.1Dブリッジング等の上位の層(OSIモデル)から到来し、図2中で下方向を指す矢印によって示されているように、メッシュネットワーク内でデータ伝送に使用され図2中でS1によって示された無線メッシュ層内に輸送され、その後にネットワークノード間で伝送される。前記上位の層は、図2ではまとめてS2によって示されている。それとは異なり、データパケットD2は無線メッシュ層S1内で1つのネットワークノードから別のネットワークノードへ伝送される。それゆえ、同一のネットワークノードが、データパケットD1の場合にはソースネットワークノードであり、データパケットD2の場合にはソースネットワークノードでないことがあり得る。ターゲットネットワークノードがデータパケットD2を上位の層S2のうち1つの層に転送する。このことは図2では詳細に示されていない。データパケットD1を上位の層S2から受け取るネットワークノードのみがソースネットワークノードとなり、RWN応答フラグを設定および消去する。データパケットD1を上位の層S2から受け取らないネットワークノードはソースネットワークノードにならず、RWN応答フラグを設定および消去しない。
メッシュ型無線通信網の初期化中に、ネットワークノードM1,M2・・・M7のすべてのRWN応答フラグが(事前設定されたように)消去される(0)。またメッシュ型無線通信網の初期化中には、ネットワークノードM1,M2・・・M7のすべてのRWN送信済みフラグも(事前設定されたように)消去される(0)。
ルートネットワークノードRはメッシュネットワークにRANを周期的に送信し、各ネットワークノードはRANの受信後に、ルートネットワークノードRまでの適切なデータ伝送経路を各ネットワークノードのルーティングテーブルに入力することができる。ネットワークノードがRANを受信すると、該RANを受信する側の通信網のネットワークノードのルーティングテーブル(フォワーディングテーブル)内においてターゲットネットワークノード(ルートネットワークノード)に対し、ターゲットネットワークノードまでの経路メトリクスと次のホップとを含むエントリ、すなわち、ターゲットネットワークノードまでの経路メトリクスと該ターゲットネットワークノードまでの経路上で次のネットワークノードとを含むエントリを加えるかまたは更新する。さらに、ホップカウントをルーティングテーブルに格納することできる。ルーティングツリーを確立するためのこのような方法は、ハイブリッドルーティングプロトコルHWMPで実施されるプロシージャを基礎として実施される。ここではルーティング問い合わせメッセージ(RAN)は、ハイブリッドルーティングプロトコルHWMPに準ずるプロアクティブ経路要求(PREQ)である。このようなステップは、ソースネットワークノードであるか否かにかかわらずすべてのネットワークノードによって実施される。
以下では例として、第5のネットワークノードM5がデータパケットD1を上位の層S2から受け取り、ソースネットワークノードとして機能すると仮定する。
第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信される問い合わせメッセージRANを受信すると、第5のネットワークノードM5は、RANによって指定されたデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに入力するか、または従来のエントリに上書きして、ルートネットワークノードRまでの単方向のデータ伝送経路を周期的に更新する。
データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信するための問い合わせ時、すなわち、データ通信の最初のデータパケットの送信前に、第5のネットワークノードM5はルーティング応答メッセージRWNを生成してルーティングネットワークノードRへ送信する。ルートネットワークノードRはこのRWNを受信し、第5のネットワークノードM5までの適切なデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに入力することにより、ルートネットワークノードから第5のネットワークノードM5までの単方向のデータ伝送経路(復路)が確立され、ルートネットワークノードRと第5のネットワークノードM5との間に双方向のデータ伝送経路が確立される。
所定の期間内で最後のデータパケットD1の後に第5のネットワークノードM5から送信されるすべてのデータパケットを、「後続の」データパケットと見なす。第5のネットワークノードM5が上記の期間中にデータパケットD1を送信しない場合、この期間の経過後に次に送信されるデータパケットはすべて、「最初の」データパケットと見なされる。このような設定可能な期間によって、異なる「データ通信」が区別される。
第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグの状態によって、データパケットD1が「最初の」データパケットであるか、または同一のデータ通信の後続のデータパケットであるかを検出することができる。最初のデータパケットD1の前にRWNが送信された場合、または、RWN応答フラグが設定されている場合に受け取られたRANに応答してRWNが送信された場合、RWN送信済みフラグは設定される。RWN応答フラグが設定されている場合にRWNの送信をトリガするRANが受け取られる毎に、RWN送信済みフラグは消去される。すなわち、オフ状態/0に設定される。
このことによってさらに、現時点のルートアナウンスメントの第2のRANが受け取られた場合(同じシーケンス番号ないしは識別子)、RWN送信済みフラグは誤って消去されることがなく、かつ、第2のRANに基づいてRWNがルートネットワークノードに送信されることがないことも保証することができる。というのも、第2のRANの経路メトリクスは最初のRANの経路メトリクスより悪いからである。RWN送信済みフラグをこの時点でリセットしてはいけない。というのもリセットすると、次のデータパケットD1の前にさらなるRWNが送信されてしまうからである。
RWN応答フラグが消去されている場合にのみRWN送信済みフラグを消去するのが有利である。このことによって、データパケットD1をRANと該RANに所属するRWNとの間に送信しなければならない場合に、さらに付加的なRWNを送信することがなくなる。
第5のネットワークノードM5においてRWN送信済みフラグが消去されている場合、データパケットD1は最初のデータパケットとして見なされるのに対し、第5のネットワークノードM5においてRWN送信済みフラグが設定されている場合、データパケットD1は後続のデータパケットと見なされる。
本発明の方法の第1のフラグ設定手段では、応答メッセージRWNがルートネットワークノードRへ最初のデータパケットD1に基づいて送信されると、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは設定される。
第1のフラグ設定手段より有利な本発明の方法の第2のフラグ設定手段では、データパケットD1が第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRへ送信される場合に初めて、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグを設定する。第2のフラグ設定手段が第1のフラグ設定手段より有利である理由は、問い合わせなければならない別の条件は存在せず、実施が簡単になることである。
第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信されるルーティング問い合わせメッセージRANを受信すると、第5のネットワークノードM5は、RANによって指定されたデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに入力するか、または従来のエントリに上書きして、ルートネットワークノードRまでのデータ伝送経路を更新する。RWN応答フラグが設定されると、第5のネットワークノードM5はさらに、応答メッセージRWNをルートネットワークノードRへ送信する。ルートネットワークノードRはRWNを受信し、該RWNによって指定された第5のネットワークノードM5までのデータ伝送経路を該ルートネットワークノードRのルーティングテーブルに入力するか、ないしは従来のエントリに上書きすることにより、該ルートネットワークノードから第5のネットワークノードM5までの単方向のデータ伝送経路(復路)が確立されるかまたは更新され、ルートネットワークノードと第5のネットワークノードM5との間に双方向のデータ伝送経路が確立される。
ルートネットワークノードRは、周期的な問い合わせメッセージRANをブロードキャスト方式でネットワークノードM1,M2・・・M7へ送信する。このことは、各ネットワークノードM1,M2・・・M7が同一のルーティング問い合わせメッセージを複数回受け取り、各ルーティング問い合わせメッセージは、ルートネットワークノードまでの別のデータ伝送経路を、場合によっては別の経路メトリクスによって指定することを意味する。識別子ないしはシーケンス番号に基づいて、各ネットワークノードM1,M2・・・M7は、ルートネットワークノードRから周期的に送信された異なるルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を区別することができる。
第5のネットワークノードM5がルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、RWN応答フラグが設定されている場合、第5のネットワークノードM5は本発明の方法の第1のRWN送信形態によれば、直ちにルーティング応答メッセージRWNをルートネットワークノードRへ送信することができる。第5のネットワークノードM5が同一のシーケンス番号ないしは識別子を有する別のルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信すると、第5のネットワークノードM5はここでも、ルートネットワークノードRまでのより良好な経路メトリクスを有する各RANごとに、直ちにルーティング応答メッセージRWNをルートネットワークノードRへ送信する。このことは、より良好な経路メトリクスを有するルーティング問い合わせメッセージを受け取ることがなくなるまでの間、ルーティング応答メッセージRWNを第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRへ送信することを意味する。
第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信されるルーティング問い合わせメッセージRANを受信し、RWN応答フラグが設定されている場合、第5のネットワークノードM5は本発明の方法の有利な第2のRWN送信形態によれば、RANの受信後に選択可能な待機時間の経過後に初めて、ルーティング応答メッセージRWNをルートネットワークノードRへ送信する。このような待機時間中に第5のネットワークノードM5から受信された(同じシーケンス番号ないしはIDを有する)すべてのルーティング問い合わせメッセージRANは、経路メトリクスの観点で分析され、第5のネットワークノードM5は、最も有利な経路メトリクスを有するRANに対してルーティング応答メッセージRWNをルートネットワークノードRへ送信する。このことによって、より良好な経路メトリクスを有する(同じシーケンス番号ないしはIDの)さらに別のRANが第5のネットワークノードM5からルーティング応答メッセージRWNの送信後に受信される確率が低減され、有利には、伝送されるルーティング応答メッセージRWNの数を低減し、データ発生量を低減することができる。
また、RANの受信と異なる理由から第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでのデータ伝送経路が変化し、RWN応答フラグが設定されている場合にも、ルーティング応答メッセージRWNを第5のネットワークノードM5によって生成し、ルートネットワークノードRへ送信することができる。このことはたとえば、第5のネットワークノードM5が、データ伝送経路におけるデータリンクの欠落を符号表示するエラーメッセージを受け取った場合、またはハードウェア検出器を介して、隣接するデータリンクの欠落を検出した場合に当てはまる。
RWN応答フラグを消去するためのリセット手段は種々存在する。
第1のフラグリセット手段によれば、RANの受信に対する応答としてRWNが送信された直後にRWN応答フラグを第5のネットワークノードM5によって0にリセットする。RANをルートネットワークノードRが周期的に送信するための時間間隔内に第5のネットワークノードM5がデータパケットD1を送信しない場合、受信されたRANに対してRWNによって応答することはなくなる。この時間間隔中にデータパケットD1が送信されるごとに、RWN応答フラグは再び設定される。
第2のフラグリセット手段によれば、RANの受信に対する応答としてRWNが送信された後に選択可能な期間の経過後に、RWN応答フラグを最初のデータパケットD1の前に第5のネットワークノードM5によって0にリセットするか、ないしはデータ伝送経路の変化前に第5のネットワークノードM5によって0にリセットする。その際には、データパケットD1が第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRへ送信される毎に、選択可能な期間の時間経過を測定するためのタイマを開始値にリセットする。その際には、そもそもRWN応答フラグが設定されている場合にRANが第5のネットワークノードM5に到達するように、タイムアウトの開始値は、ルートネットワークノードRがRANを周期的に送信するための時間間隔より大きくなければならない。
最初のフラグリセット手段はルーティングプロトコルの順序に対応するのに対し、第2のフラグリセット手段はデータトラフィックに対応する。第1のフラグリセット手段の利点は、付加的なタイマを必要としないことである。第2のフラグリセット手段の利点は、非常に簡単に実施できることである。
RANをルートネットワークノードRが周期的に送信するための時間間隔内に第5のネットワークノードM5がデータパケットD1を送信しない場合、受信されたRANに対してRWNによって応答することはなくなる。この時間間隔中に送信された各データパケットD1に対して、RWN応答フラグは再び設定される。
第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRへ送信するRWNのパラメータは、HWMPの規則にしたがって、ないしはHWMPの基礎となるRM‐AODV/AODVにしたがって設定される。RWN中のライフタイム(Lifetime)は、RANまたはプロアクティブRREQに含まれるライフタイムに設定される。
ここで図3を参照する。同図は、図1の通信網において実施される本発明の方法の実施例を説明する概略図であり、ここでは、RWN応答フラグをリセット(消去)するために第1のフラグリセット手段を実施する。
図3中、線"FL"は、消去(0)または設定(1)することができるRWN応答フラグの状態を表す。線M5は、ソースネットワークノードとして機能する第5のネットワークノードM5を表す。線M5に当たる矢印は、第5のネットワークノードM5によって受信されるデータパケットを示す。線M5から出発する矢印は、第5のネットワークノードM5によって送信されるデータパケットを示す。図3では、線FLないしはM5はそれぞれ上方から下方に向かって延在する。このことにより、時間的経過が表されている。文字A〜Lによって、第5のネットワークノードM5とルートネットワークノードRとの間に双方向のデータ伝送経路を確立するための方法の実施中の異なる状況を表す。
図3では、第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは示されていない。事前設定では、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグおよびRWN送信済みフラグは消去されている。
状況"A"では、第5のネットワークノードM5はルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該ルーティング問い合わせメッセージRAN中で指定されたデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに転送するか、ないしは該ルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANを僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"B"において、第5のネットワークノードM5はデータパケットD2を別のネットワークノードから受信し、たとえば第2のネットワークノードM2から受信し、このデータパケットD2を別のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"C"において、第5のネットワークノードM5は再びデータパケットD2を別のネットワークノードから受信し、たとえば第2のネットワークノードM2から受信し、このデータパケットD2を別のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"D"において、第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANを僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"E"において、第5のネットワークノードM5はデータパケットD1を上位の層(S2)から受信する。すなわち、第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRへ伝送すべきデータパケットをネットワークノードが交換するメッシュネットワークの無線メッシュ層より上位の層から受信する。このことは図3では、詳細に示されていない。
未だデータパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する前に、すなわち、最初のデータパケットD1の送信前に、第5のネットワークノードM5は応答メッセージRWNを生成してルーティングネットワークノードRへ送信する。ルートネットワークノードRはこのRWNを受信し、第5のネットワークノードM5までの適切なデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに入力することにより、ルートネットワークノードから第5のネットワークノードM5までの単方向のデータ伝送経路(復路)が確立され、第5のネットワークノードM5とルートネットワークノードRとの間に双方向のデータ伝送経路が確立される。それと同時に、第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを設定する。次に、第5のネットワークノードM5はデータパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。それと同時に、第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグを設定する。
状況"F"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図3では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。
状況"G"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図3では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。
状況"H"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図3では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。
次に、第5のネットワークノードM5は状況"H"において、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)ルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANを僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。さらに、第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを消去するか、ないしは設定されたままにする。というのも、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは設定されているからである。
第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信される応答メッセージRANを受信し、RWN応答フラグは設定されているので、第5のネットワークノードM5は応答メッセージRWNを生成し、たとえば僅かに時間遅延してルートネットワークノードRへ送信する。第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを設定する。ルートネットワークノードRはRWNを受信し、該ルートネットワークノードRのルーティングテーブル内の第5のネットワークノードM5までの相応のデータ伝送経路を上書きすることにより、ルートネットワークノードRから第5のネットワークノードM5までの単方向のデータ伝送経路(復路)が更新される。
RANが受信された後にRWNがルートネットワークノードRへ送信されるまでの時間遅延によって、より良好な経路メトリクスを有する(同じシーケンス番号の)さらに別のRANがルーティング応答メッセージRWNの送信後に第5のネットワークノードM5によって受信される確率が低減され、ルートネットワークノードRへ送信されるRWNの数が低減される。
RWN応答フラグをリセットするための第1のフラグリセット手段によれば、RWN応答フラグは応答メッセージRWNの送信とともに消去される。
状況"I"において、第5のネットワークノードM5は、ルートネットワークノードRに対して決定された別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図3では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグが設定される。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。
状況"J"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図3では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。
状況"K"において、第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANをたとえば僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。さらに、第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを消去するか、ないしは設定されたままにする。というのも、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは設定されているからである。第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信されるルーティング問い合わせメッセージRANを受信し、RWN応答フラグは設定されているので、第5のネットワークノードM5はルーティング応答メッセージRWNを生成し、たとえば僅かに時間遅延して該RWNをルートネットワークノードRへ送信する。ルートネットワークノードRはRWNを受信し、該ルートネットワークノードRのルーティングテーブル内の第5のネットワークノードM5までの相応のデータ伝送経路を上書きすることにより、ルートネットワークノードRから第5のネットワークノードM5までの単方向のデータ伝送経路(復路)が更新される。さらに、RWN応答フラグをリセットするためのこの第1のフラグリセット手段によれば、RWN応答フラグは応答メッセージRWNの送信とともに消去される。RWN送信済みフラグはRWNの送信とともに設定される。
状況"L"において第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)ルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANを僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信される応答メッセージRANを受信するが、RWN応答フラグは消去されているので、第5のネットワークノードM5は応答メッセージRWNを生成せず、ルートネットワークノードRへ相応のRWNを送信しない。RWN送信済みフラグはRANの受信とともに消去される。
ここで図4を参照する。同図では、図1の通信網において実施される本発明の方法の別の実施例を概略図で説明し、ここでは、RWN応答フラグをリセットするために第2のフラグリセット手段を実施する。
図4では図3と同様に、線"FL"はRWN応答フラグの状態を表し、線M5は第5のネットワークノードM5を表す。さらに、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグをリセットするためのカウントタイマTIの時間的経過が示されている。このタイマTIは開始時点tから、設定可能な時間tが経過した経過時点0までをカウントする。そもそもRWN応答フラグが設定されている場合にRANが第5のネットワークノードM5に到達するように、タイムアウトの開始値は、ルートネットワークノードRがRANを周期的に送信するための時間間隔より大きくなければならない。文字A〜Lによって、第5のネットワークノードM5とルートネットワークノードRとの間に双方向のデータ伝送経路を確立するための方法の実施中の異なる状況を表す。
図4では、第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは示されていない。RWN応答フラグをリセットするための第2のフラグリセット手段では、データパケットD1が最初のデータパケットであるか(RWN応答フラグが消去されているか)または別のデータパケットであるか(RWN応答フラグが設定されているか)を検出するために、RWN送信済みフラグの代わりにRWN応答フラグを使用することもできる。事前設定では、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは消去されている。事前設定では、第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは消去されている。
状況"A"では、第5のネットワークノードM5は問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該問い合わせメッセージRAN中で指定されたデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに転送するか、ないしは該ルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANを僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"B"において、第5のネットワークノードM5はデータパケットD2を別のネットワークノードから受信し、たとえば第2のネットワークノードM2から受信し、このデータパケットD2を別のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"C"において、第5のネットワークノードM5は再びデータパケットD2を別のネットワークノードから受信し、たとえば第2のネットワークノードM2から受信し、このデータパケットD2を別のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"D"において、第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANをたとえば僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも消去されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも消去されたままにされる。
状況"E"において、第5のネットワークノードM5はデータパケットD1を上位の層(S2)から受信する。すなわち、第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRへ伝送すべきデータパケットをネットワークノードが交換するメッシュネットワークの無線メッシュ層より上位の層から受信する。このことは図4では、詳細に示されていない。
データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する前に、すなわち、最初のデータパケットD1の送信前に、第5のネットワークノードM5は応答メッセージRWNを生成してルーティングネットワークノードRへ送信する。ルートネットワークノードRはこのRWNを受信し、第5のネットワークノードM5までの適切なデータ伝送経路を該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブルに入力することにより、ルートネットワークノードから第5のネットワークノードM5までの単方向のデータ伝送経路(復路)が確立され、第5のネットワークノードM5とルートネットワークノードRとの間に双方向のデータ伝送経路が確立される。それと同時に、第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを設定する。次に、第5のネットワークノードM5はデータパケットD1をルートネットワークノードRへ送信し、該第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグを設定し、タイマTIを開始時点tで開始する。
状況"F"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図4では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。タイマTIは開始時点tにリセットされて再開される。
状況"G"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図4では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。タイマTIは開始時点tにリセットされて再開される。
状況"H"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図4では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。タイマTIは開始時点tにリセットされて再開される。
次に第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)ルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANを僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを消去するか、ないしは設定されたままにする。というのも、第5のネットワークノードM5の応答フラグは設定されているからである。
第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信されるルーティング問い合わせメッセージRANを受信し、RWN応答フラグは設定されているので、第5のネットワークノードM5はルーティング応答メッセージRWNを生成し、たとえば僅かに時間遅延して該RWNをルートネットワークノードRへ送信する。第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを設定する。ルートネットワークノードRはRWNを受信し、該ルートネットワークノードRのルーティングテーブル内の第5のネットワークノードM5までの相応のデータ伝送経路を上書きすることにより、ルートネットワークノードRから第5のネットワークノードM5までのデータ伝送経路(復路)が更新される。RWN応答フラグをリセットするための第2のフラグリセット手段によれば、RWN応答フラグはなお設定されたままにされる。
状況"I"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図4では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは、なおも設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。タイマTIは開始時点tにリセットされて再開される。
状況"J"において、第5のネットワークノードM5は別のデータパケットD1を受信し、該データパケットD1をルートネットワークノードRへ送信する。このデータパケットD1は、図4では詳細に示されていない。第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは設定されたままにされる。第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグは、なおも設定されたままにされる。タイマTIは開始時点tにリセットされて再開される。
状況"K"において、第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)ルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANをたとえば僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。さらに、第5のネットワークノードM5は該第5のネットワークノードM5のRWN送信済みフラグを消去するか、または設定されたままにする。というのも、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは設定されているからである。第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信される問い合わせメッセージRANを受信し、RWN応答フラグは"1"に設定されているので、第5のネットワークノードM5はルーティング応答メッセージRWNを生成し、たとえば僅かに時間遅延して該RWNをルートネットワークノードRへ送信する。ルートネットワークノードRはRWNを受信し、該ルートネットワークノードRのルーティングテーブル内の第5のネットワークノードM5までの相応のデータ伝送経路を上書きすることにより、ルートネットワークノードRから第5のネットワークノードM5までのデータ伝送経路(復路)が更新される。RWN応答フラグをリセットするための第2のフラグリセット手段によれば、RWN応答フラグはなお設定されたままにされる。RWN送信済みフラグは設定される。
状況"L"においてタイマTIの時間が経過し、第5のネットワークノードM5のRWN応答フラグは消去される。次に第5のネットワークノードM5は、先行のRANと異なるシーケンス番号を有する別の(新規に生成された)ルーティング問い合わせメッセージRANをルートネットワークノードRから受信し、該第5のネットワークノードM5のルーティングテーブル内の相応のエントリを更新することにより、第5のネットワークノードM5からルートネットワークノードRまでの更新された単方向のデータ伝送経路が確立され、該第5のネットワークノードM5はRANを更新し、変更されたこのRANをたとえば僅かに時間遅延して次のネットワークノードへ転送する。第5のネットワークノードM5がルートネットワークノードRから周期的に送信されるルーティング応答メッセージRANを受信するが、RWN応答フラグは消去されているので、第5のネットワークノードM5は応答メッセージRWNを生成せず、ルートネットワークノードRへ相応のRWNを送信しない。RWN送信済みフラグは消去される。
以下では1つの計算例に基づいて、最初のデータパケットD1の前に1回だけルーティング応答メッセージをルートネットワークノードへ送信する従来の手法(比較例1)と、ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を受け取った後に常にルーティング応答メッセージをルートネットワークノードへ送信する別の可能な手法(比較例2)とに対する本発明の方法(例1)の利点を示す。
以下の略称を使用する:
N=ネットワークノードの数
H=ネットワークノードとルートネットワークノードとの間の経路長
dH=すべてのネットワークノードからルートネットワークノードまでの平均経路長;dH≧1
t_g=t_gesamt:考慮される時間間隔
t_d=t_daten:ネットワークノードがソースネットワークノードとしてデータをルートネットワークノードへ送信する時間
RAI=ルーティング応答メッセージ(RAN)インターバルの持続時間
ara=上記考慮される時間間隔中にルートネットワークノードによって開始されるルーティング問い合わせメッセージ(RAN)の数 ara=((t_g/RAI)+1)
例1
例1では、すなわちリアクティブ(オンデマンド)RWNによるプロアクティブRANでは、RANの数はara*Nとなる。
RWNの数:((t_d/RAI)+1)*H
ルーティングメッセージの合計数:
ara*N*((t_d/RAI)+1)*H
比較例1
RANの数:ara*N
RWNの数:(最初のデータパケットD1の前の)H
ルーティングメッセージの合計数:ara*N+H
比較例2
RANの数:ara*N
RWNの数:ara*N*dH
ルーティングメッセージの合計数:ara*N+(1+dH)
N,H,dH,t_g,t_dおよびRAIの典型的な値はたとえば、
N=30
H=4
dH=3
t_g=900秒
t_d=300秒
RAI=5秒
である。
このような場合、以下のような経費(送信されるルーティングメッセージの合計数)になる:(ara=181)
例1のルーティングメッセージ数:5674
比較例1のルーティングメッセージ数:5431
比較例2のルーティングメッセージ数:21720
この計算例が示すように、例1(本発明による方法)によってルーティングメッセージの数を著しく低減することができ、ここでは73.9%低減することができる。
下記で本発明の別の特徴を挙げる:
無登録モードを改善する本発明の一般的な思想は、
・ネットワークノードがデータパケットD1をルートネットワークノードへ送信し、かつ該ネットワークノードが該データパケットD1のソースネットワークノードである場合にのみ、RANに対して該ネットワークノードはRWNによって応答することと、
・RWNをRANに対する応答として送信すべきか否かを決定するRWN応答フラグであって、オフ状態/0は、RWNを送信しないことを意味し、オン状態/1は、RANを受け取った場合に応答としてRWNをルートネットワークノードへ送信することを意味するRWN応答フラグと、
・上記フラグを設定および消去するための種々のメカニズム
とを含む。
これらの基本的な法則は、
[RWN応答フラグ=オン状態/1]かつ[[ネットワークノードがRANを受け取った]または[ルートネットワークノードまでの経路が変化した]]
という条件が満たされた場合に、RWNをネットワークノードからルートネットワークノードへ送信するということである。
本発明による方法のメカニズムは、データパケットD1のソースネットワークノードでありかつルートネットワークノードRへ送信されるネットワークノードによってのみ実施される。つまり、データパケットは上位の層からこのネットワークノードに到達し、このネットワークノードはこのメッシュ接続の最初のノードである。データパケットD2を受け取ってルーティングテーブルにしたがって別のネットワークノードへ転送する中間ノードは、このデータパケットD2に対し、本発明の方法に規定されたメカニズムを考慮する必要はない。とりわけこのようなデータパケットD2に基づいて、RWNをルートネットワークノードへ送信することはなく、また、RWN応答フラグを設定することもない。このような本発明の方法により、データがネットワークノードとルートネットワークノードとの間で交換される場合、ネットワークノードとルートネットワークノードとの間でデータパケットを伝送するための往路と復路とは同一のネットワークノードを経由することができる。往路および復路は最良の経路を経由する。本発明による方法によって、往路でも復路でもデータリンクの欠落(リンク崩壊)を解消することができる。ルートネットワークノードからネットワークノードまでの復路上でのデータリンクの欠落を、比較的面倒なAODVルートリカバリメカニズムによって解消する必要はない。
上記のようなRWN応答フラグにより、RWNをRANに対する応答として送信すべきか否かを簡単に決定することができる。RWN応答フラグをリセットするための種々の方法によってフレキシブルな構成を実現することができ、たとえば、なおRWNを送信してルートネットワークノードからネットワークノードまでの復路を未だ維持するセーフティ時間を最後のデータパケットの後に使用することができる。RANに対してRWNによって応答することにより、復路方向の中間ノードにおけるデータ伝送経路の変化を更新することができる。ネットワークノードからルートネットワークノードまでのデータ伝送経路がRANの受け取りと異なる理由から変化した場合にも、RWN応答フラグが設定されている場合にはRWNをルートネットワークノードへ送信する付加的な改善により、往路の変化を復路にも移して復路を相応に更新することもできる。RANないしはプロアクティブRREQのライフタイムを、送信されるRWNにおけるライフタイムに使用することにより、往路と復路とを等しい長さで提供することができる。

Claims (21)

  1. 複数のネットワークノードを有するメッシュ型無線パケット交換通信網内において双方向のデータ伝送経路を確立するための方法であって、
    前記ネットワークノードのうち1つはルートネットワークノードとして機能し、
    前記メッシュ型無線パケット交換通信網内において、
    ・少なくとも1つのルーティングツリーの形態の論理トポロジをプロアクティブに確立するために、該ルーティングツリーのルートネットワークノード(R)は、該ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記メッシュ型無線パケット交換通信網のネットワークノード(M1〜M7)へ周期的な時間間隔で送信し、
    ・前記ルーティングツリーのネットワークノード(M1〜M7)にはそれぞれ、ルーティング応答メッセージ(RWN)の送信を制御するために2つの異なる状態に移行可能な第1のフラグが設けられており、
    ・前記第1のフラグが、選択可能な第1の状態(ON)にされている場合、ネットワークノード(M5)はルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を受信すると、該ルートネットワークノード(R)と該ネットワークノード(M5)との間に双方向のデータ伝送経路を確立するために該ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング応答メッセージを前記ルートネットワークノード(R)へ送信
    ・前記第1のフラグが第2の状態にされている場合、ネットワークノードはルーティング応答メッセージを送信しない
    ことを特徴とする方法。
  2. ネットワークノード(M5)が前記ルートネットワークノード(R)までのデータ伝送経路上で前記メッシュ型無線パケット交換通信網の最初のネットワークノードとして、該ルートネットワークノード(R)へ伝送するためのデータパケット(D1)を受け取った場合、該ネットワークノード(M5)の第1のフラグを前記第1の状態(ON)に移行する、請求項1記載の方法。
  3. ルーティング応答メッセージ(RWN)が前記ルートネットワークノード(R)へ送信された直後に、ネットワークノード(M5)の第1のフラグを前記第2の状態(OFF)に移行する、請求項1または2記載の方法。
  4. ネットワークノード(M5)が前記ルートネットワークノード(R)までのデータ伝送経路上で前記メッシュ型無線パケット交換通信網の最初のネットワークノードとして受け取ったデータパケット(D1)が前記ルートネットワークノード(R)へ送信されると同時に開始される選択可能な第1の期間の経過後に、該ネットワークノード(M5)の第1のフラグを前記第2の状態(OFF)に移行し、
    前記データパケット(D1)が送信されるごとに、前記第1の期間を、選択可能な該第1の時間の開始値にリセットする、請求項1または2記載の方法。
  5. ネットワークノードが、前記ルートネットワークノードまでのデータ伝送経路上で前記メッシュ型無線パケット交換通信網の最初のネットワークノードとして、該ルートネットワークノードまで送信するためのデータパケット(D1)を受け取った場合であって、該データパケットの受信直前の第2の期間にわたって、該ルートネットワークノード(R)までのデータ伝送経路上で該メッシュ型無線パケット交換通信網の最初のネットワークノードとして、該ルートネットワークノードへ送信するためのデータパケット(D1)を受け取らなかった場合、該ネットワークノード(M5)はルーティング応答メッセージ(RWN)を前記ルートネットワークノード(R)へ送信する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. ルーティング応答メッセージの送信を制御するためにネットワークノードに設けられ2つの異なる状態(ON/OFF)に移行可能な第2のフラグが、選択可能な第1の状態(0)に移行されている場合、該ネットワークノード(M5)はルーティング応答メッセージ(RWN)を前記ルートネットワークノード(R)へ送信する、請求項5記載の方法。
  7. 前記メッシュ型無線パケット交換通信網の最初の初期化時に、前記ネットワークノード(M1〜M7)の第2のフラグを前記第2の状態(OFF)に設定する、請求項6記載の方法。
  8. ネットワークノードがデータ通信の最初のデータパケット(D1)の前にルーティング応答メッセージ(RWN)を前記ルートネットワークノード(R)へ送信した場合、該ネットワークノード(M5)の第1のフラグを前記第1の状態(ON)に移行する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 前記ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)が前記ルートネットワークノード(R)で受信された直後に前記ルーティング応答メッセージ(RWN)を送信する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 前記ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)が前記ルートネットワークノード(R)で受信された後、時間遅延して前記ルーティング応答メッセージ(RWN)を送信する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  11. 前記メッシュ型無線パケット交換通信網の最初の初期化時に、前記ネットワークノード(M1〜M7)の第1のフラグを前記第2の状態(OFF)に設定する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. ネットワークノードまでの第2の単方向データ伝送経路のライフタイムを符号表示するルーティング応答メッセージ(RWN)のライフタイムパラメータを、受信されたルーティング問い合わせメッセージ(RAN)に含まれる次のようなライフタイムパラメータ、すなわちルートネットワークノード(R)までの最初の単方向データ伝送経路のライフタイムを符号表示するライフタイムパラメータに設定する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. ハイブリッドルーティングプロトコルHWMPを基礎とする、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. 複数のネットワークノードを有するメッシュ型無線パケット交換通信網内において双方向のデータ伝送経路を確立するための、とりわけ請求項1から13までのいずれか1項記載の方法であって、
    前記ネットワークノードのうち1つはルートネットワークノードとして機能し、
    前記メッシュ型無線パケット交換通信網内において、
    ・少なくとも1つのルーティングツリーの形態の論理トポロジをプロアクティブに確立するために、該ルーティングツリーのルートネットワークノード(R)は、該ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記メッシュ型無線パケット交換通信網のネットワークノード(M1〜M7)へ周期的な時間間隔で送信し、
    ・前記ルーティングツリーのネットワークノード(M1〜M7)にはそれぞれ、ルーティング応答メッセージ(RWN)の送信を制御するために2つの異なる状態に移行可能な第1のフラグが設けられており、
    ・前記第1のフラグが、選択可能な第1の状態(ON)にされている場合、前記ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路の変化が検出されると、ネットワークノード(M5)は、該ルートネットワークノード(R)と該ネットワークノード(M5)との間に双方向のデータ伝送経路を確立するために該ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング応答メッセージを前記ルートネットワークノード(R)へ送信
    ・前記第1のフラグが第2の状態にされている場合、ネットワークノードはルーティング応答メッセージを送信しない
    ことを特徴とする方法。
  15. 複数のネットワークノード(M1〜M7)を有するメッシュ型無線パケット交換通信網であって、
    前記ネットワークノードのうち1つはルートネットワークノード(R)として機能し、
    前記メッシュ型無線パケット交換通信網内において、
    ・少なくとも1つのルーティングツリーの形態の論理トポロジをプロアクティブに確立するために、該ルーティングツリーのルートネットワークノード(R)は、該ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記メッシュ型無線パケット交換通信網のネットワークノード(M1〜M7)へ周期的な時間間隔で送信し、
    ・前記ルーティングツリーのネットワークノード(M1〜M7)にはそれぞれ、ルーティング応答メッセージ(RWN)の送信を制御するために2つの異なる状態に移行可能な第1のフラグが設けられており、
    ・前記第1のフラグが、選択可能な第1の状態(ON)にされている場合、前記ネットワークノード(M5)はルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を受信すると、該ルートネットワークノード(R)と該ネットワークノード(M5)との間に双方向のデータ伝送経路を確立するために該ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング応答メッセージが前記ネットワークノード(M5)から前記ルートネットワークノード(R)へ送信され、
    ・前記第1のフラグが第2の状態にされている場合、前記ネットワークノードはルーティング応答メッセージを送信しない
    ことを特徴とする、メッシュ型無線パケット交換通信網
  16. 複数のネットワークノード(M1〜M7)を有するメッシュ型無線パケット交換通信網であって、
    前記ネットワークノードのうち1つはルートネットワークノードとして機能し、
    前記メッシュ型無線パケット交換通信網内において、
    ・少なくとも1つのルーティングツリーの形態の論理トポロジをプロアクティブに確立するために、該ルーティングツリーのルートネットワークノード(R)は、該ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記メッシュ型無線パケット交換通信網のネットワークノード(M1〜M7)へ周期的な時間間隔で送信し、
    ・前記ルーティングツリーのネットワークノード(M1〜M7)にはそれぞれ、ルーティング応答メッセージ(RWN)の送信を制御するために2つの異なる状態に移行可能な第1のフラグが設けられており、
    ・前記第1のフラグが、選択可能な第1の状態(ON)にされている場合、前記ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路の変化が検出されると、該ルートネットワークノード(R)と該ネットワークノード(M5)との間に双方向のデータ伝送経路を確立するために該ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング応答メッセージを前記ネットワークノード(M5)から前記ルートネットワークノード(R)へ送信し、
    ・前記第1のフラグが第2の状態にされている場合、ネットワークノードはルーティング応答メッセージを送信しない
    ことを特徴とする、メッシュ型無線パケット交換通信網
  17. 請求項15または16記載のメッシュ型無線パケット交換通信網のネットワークノード(M1〜M7)のためのプログラムにおいて、
    前記ネットワークノードが請求項1から14までのいずれか1項記載の方法を実施するための制御命令を含む、プログラム。
  18. 請求項17記載のプログラムが実行される、請求項15記載のメッシュ型無線パケット交換通信網のネットワークノード(M1〜M7)。
  19. 請求項17記載のプログラムが格納されている記憶媒体。
  20. メッシュ型無線パケット交換通信網において使用されるネットワークノード(M1〜M7)であって、
    前記ネットワークノード(M1〜M7)は、少なくとも1つのルーティングツリーの形態の論理トポロジをプロアクティブに確立するために、該ルーティングツリーのルートネットワークノードとして機能する該メッシュ型無線パケット交換通信網の別のネットワークノード(R)から周期的な時間間隔で送信された、該ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を受信するように構成されており、
    前記ネットワークノード(M1〜M7)は、前記ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)に応答して送信されるルーティング応答メッセージ(RWN)の送信を制御するために2つの異なる状態に移行可能な第1のフラグを有し、
    前記第1のフラグが、選択可能な第1の状態(ON)にされている場合に、前記ネットワークノード(M1〜M7)が前記ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記ルートネットワークノードから受信するか、または、前記ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路の変化が検出されると、該ネットワークノード(M1〜M7)は、該ルートネットワークノード(R)と該ネットワークノード(M5)との間に双方向のデータ伝送経路を確立するために該ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定する前記ルーティング応答メッセージを前記ルートネットワークノード(R)へ送信し、
    ・前記第2のフラグが第2の状態にされている場合、前記ネットワークノードは前記ルーティング応答メッセージを送信しない
    ことを特徴とする、ネットワークノード。
  21. メッシュ型無線パケット交換通信網においてネットワークノード(M1〜M7)を動作させる方法であって、
    前記ネットワークノード(M1〜M7)は、少なくとも1つのルーティングツリーの形態の論理トポロジをプロアクティブに確立するために、該ルーティングツリーのルートネットワークノードとして機能する該メッシュ型無線パケット交換通信網の別のネットワークノード(R)から周期的な時間間隔で送信された、該ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路を指定するルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記ネットワークノード(M1〜M7)を受信するように構成されており、
    前記ネットワークノード(M1〜M7)は、前記ルーティング応答メッセージ(RWN)の送信を制御するために2つの異なる状態に移行可能な第1のフラグを有し、
    前記第1のフラグが、選択可能な第1の状態(ON)にされている場合に、前記ネットワークノード(M1〜M7)が前記ルーティング問い合わせメッセージ(RAN)を前記ルートネットワークノードから受信するか、または、前記ルートネットワークノード(R)までの最初の単方向のデータ伝送経路の変化が検出されると、該ネットワークノード(M1〜M7)は、該ルートネットワークノード(R)と該ネットワークノード(M5)との間に双方向のデータ伝送経路を確立するために該ネットワークノードまでの第2の単方向のデータ伝送経路を指定する前記ルーティング応答メッセージを前記ルートネットワークノード(R)へ送信し、
    ・前記第2のフラグが第2の状態にされている場合、前記ネットワークノードは前記ルーティング応答メッセージを送信しない
    ことを特徴とする、ネットワークノードを動作させる方法。
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